石墨烯的制备、表征及石墨烯氧化锌光催化剂的制备与性能研究
石墨烯氧化铈纳米复合材料的制备及表征
石墨烯/氧化铈纳米复合材料的制备及表征在本篇论文中，通过改进的Hummer 法制备出氧化石墨烯(GO)。
然后通过水热法把氧化石墨烯和六水硝酸铈(CeO 2•6H 2O)进行复合，得到石墨烯/氧化铈的纳米复合材料。
并通过XRD 、场发射扫描电镜（SEM ）、拉曼光谱、X 射线光电能谱（XPS ）以及红外光谱（IR ）研究了GO-CeO 2纳米复合材料的结构，形态。
总体而言，这篇论文提供了一种简单，没有催化剂的水热法合成石墨烯/氧化铈复合材料，为合成其他的石墨烯复合材料提供了新的视角。
这些基于石墨烯的复合材料展现出来了很多潜在应用价值。
考虑到其小尺寸和很好的分散性，可以进一步应用于太阳能电池，燃料电池以及遥感等。
伴随着经济的快速发展，环境问题越来越成为困扰人们生活的重要问题，尤其是有机污染越来越威胁人们的身体健康，而正是环境的恶化促进了人们对于处理环境污染的研究，加大了人们对新型材料尤其是复合材料的研究。
纳米科技是在20世纪80年代末90年代初才逐渐发展起来的前沿、交叉性新兴学科领域，它在创造新的生产工艺、新的产品等方面有巨大潜能。
从材料的结构单元层次来说，纳米材料一般是由1～100 nm 间的粒子组成，它介于宏观物质和微观原子、分子交界的过渡区域，是一种典型的介观系统。
纳米材料因其独特的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应等而表现出有异于常规材料的特殊性能，因而在各个领域得到广泛的应用[1、2]。
Ueda 等人较早从利用太阳能的观点出发，对纳米材料的微多相光催化反应进行了系统的研究。
这些反应主要集中在光解水[3]、CO 2和N 2固化[4]、光催化降解污染物[5～7]及光催化有机合成[8]等方面。
TiO 2光催化剂作为众多性能最好、最具有应用前景的光催化材料之一 [9]，它具有催化活性高、稳定性好、价格低廉、对环境无污染、对人体无毒害等优点而受到大家的青睐。
但是二氧化钛因为自身的局限性[10]：在光催化领域仍然面临着量子产率低、光生电子-空穴对易发生简单复合且禁带宽度约为3.2 eV ，需在（近）紫外光下才能激发等不足，限制了其在光催化降解污染物方面的应用[11～13]。
《ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究》
《ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究》篇一ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究一、引言随着科技的不断发展，气体传感器在工业生产、环境监测、医疗诊断等领域的应用越来越广泛。
其中，氧化锌（ZnO）作为一种重要的半导体材料，因其具有优良的气敏性能和低廉的制造成本，被广泛应用于气体传感器的制备。
然而，单纯的ZnO材料在气敏性能方面仍存在一些局限性。
近年来，随着石墨烯的发现及其在复合材料中的广泛应用，将石墨烯与ZnO进行复合制备复合材料成为了新的研究热点。
本文将对ZnO及ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能进行研究。
二、ZnO材料气敏性能概述ZnO是一种重要的II-VI族宽禁带半导体材料，具有较高的电子迁移率和良好的化学稳定性。
在气体传感器领域，ZnO因其对多种气体的高灵敏度和快速响应特性而备受关注。
然而，单纯的ZnO材料在气敏性能方面仍存在一些问题，如灵敏度不高、响应速度慢等。
三、ZnO/石墨烯复合材料制备及气敏性能研究为了克服上述问题，研究人员将石墨烯与ZnO进行复合，制备出了ZnO/石墨烯复合材料。
石墨烯具有优异的导电性能和大的比表面积，可以有效地提高复合材料的电子传输能力和气体吸附能力。
3.1 制备方法本部分将介绍ZnO/石墨烯复合材料的制备方法。
采用溶胶凝胶法、水热法或化学气相沉积法等方法，将ZnO与石墨烯进行复合，制备出不同比例的复合材料。
3.2 气敏性能研究本部分将通过实验研究ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能。
首先，对复合材料进行形貌和结构表征，分析其微观结构和晶体形态。
然后，通过气敏实验测试复合材料对不同气体的灵敏度、响应速度和选择性等性能指标。
最后，分析石墨烯的引入对ZnO气敏性能的改善作用。
四、实验结果与讨论4.1 形貌和结构表征通过SEM、TEM等手段对ZnO/石墨烯复合材料进行形貌和结构表征，发现石墨烯片层与ZnO纳米颗粒紧密结合，形成了良好的复合结构。
此外，通过XRD和Raman等手段对复合材料的晶体结构和电子状态进行分析，进一步证实了复合材料的成功制备。
氧化石墨烯的制备及表征
氧化石墨烯的制备及表征文献综述材料0802班李琳200822046氧化石墨烯的制备及表征李琳摘要：石墨烯(又称单层石墨或二维石墨)是单原子厚度的二维碳原子晶体,被认为是富勒烯、碳纳米管和石墨的基本结构单元[1]。
石墨烯可通过膨胀石墨经过超声剥离或球磨处理来制备[2,3]，其片层厚度一般只能达到30~100 nm，难以得到单层石墨烯(约0.34 nm)，并且不容易重复操作。
所以寻求一种新的、容易和可以重复操作的实验方法是目前石墨烯研究的热点。
而将石墨氧化变成氧化石墨，再在超声条件下容易得到单层的氧化石墨溶液，再通过化学还原获得，已成为石墨烯制备的有效途径[4]。
通过述评氧化石墨及氧化石墨烯的制备、结构、改性及其与聚合物的复合,展望了石墨烯及其复合材料的研究前景。
关键词：氧化石墨烯，石墨烯，氧化石墨，制备，表征Oxidation of graphite surfaces preparation and CharacterizationLI LinAbstrat：Graphite surfaces (also called single graphite or 2 d graphite )is the single atoms thickness of the 2 d carbon atoms crystal, is considered fullerenes, carbon nanotubes and graphite basic structure unit [1].Graphite surfaces can through the expanded graphite after ultrasonic stripping or ball mill treatment topreparation [2,3], a piece of layer thickness normally only up to 30 to 100 nm, hard to get the single graphite surfaces (about 0.34 nm), and not easy to repeated operation. So to search a new, easy to operate and can be repeated the experiment method of the graphite surfaces is the focus of research. And will graphite oxidization into oxidation graphite, again in ultrasonic conditions to get the oxidation of the single graphite solution, again through chemical reduction get, has become an effective way of the preparation of graphite surfaces [4]. Through the review of graphite oxide and oxidation graphite surfaces of the preparation, structure, modification of polymer and thecompound, and prospects the graphite surfaces and the research prospect of composite materials.Key words：Oxidation graphite surfaces, graphite surfaces, oxidation graphite, preparation，characterization采用Hummers 方法[5]制备氧化石墨。
氧化石墨烯材料的制备及应用
氧化石墨烯材料的制备及应用氧化石墨烯 (GO) 是石墨烯 (graphene) 的一种衍生物，是一种单层碳原子结构的二维材料。
GO是石墨烯在实际应用中使用广泛的形态之一，因其独特的物理和化学特性，被广泛应用于生物、能源、传感器、电池等领域。
本文将就氧化石墨烯材料的制备及应用进行论述。
一、氧化石墨烯的制备方法1、Hummers法Hummers法是一种在实验条件下将天然石墨氧化得到氧化石墨烯的方法。
其基本原理是使用硫酸和氧化剂 (如硝酸) 与天然石墨反应，制备出氧化石墨烯。
这种方法在制备氧化石墨烯方面已经被广泛应用，而且可以得到高质量的氧化石墨烯。
2、改良的Hummers法改良的Hummers法是 Hummers法的一种改良。
基本的反应方式与 Hummers法相似，但是改良方法中添加了氯化钠和硝酸钾，从而使反应速度得到了提高。
该方法是一种更加经济和环保的方法，使得制备氧化石墨烯的成本大大降低。
3、热还原法热还原法是一种利用热处理将氧化石墨烯还原成石墨烯的方法。
其基本原理是在高温下，使用还原剂 (如氢气、乙炔等) 将氧化石墨烯还原成石墨烯，从而得到单层石墨烯。
该方法具有高效、低成本等优点，但与其他方法相比，实现单层石墨烯的比例较低。
二、氧化石墨烯的应用1、生物医学领域应用氧化石墨烯具有较好的生物兼容性、低毒性、低免疫原性和高表面积等特性，因此在生物医学领域应用前景广阔。
例如，可以将 GO 纳米材料作为药物载体使用，GO 纳米材料可以将药物包裹在内，增加药物的稳定性和生物利用度，从而提高药物的疗效。
2、环境污染治理氧化石墨烯也可以用于治理环境污染。
例如，一些研究表明，氧化石墨烯可以作为吸附剂，吸附工业废水中的重金属离子，从而实现废水的净化。
3、锂离子电池氧化石墨烯也可以用于制备锂离子电池。
在锂离子电池中，将氧化石墨烯作为电极材料使用，可以有效提高电池的能量密度和循环寿命。
4、传感器应用氧化石墨烯还可以用于制备传感器，例如，氧化石墨烯技术可以用于制备高灵敏度的气体传感器、光学传感器和生物分子传感器等。
氧化锌纳米材料的制备及其光催化性能的研究
摘要近年来，随着工业的迅猛发展，各类工业废水、废气、废弃物等急剧增加，水污染问题成为全球性问题之一。
水污染的治理因此受到更多科研工作者的关注。
ZnO 作为一种直接带隙宽禁带半导体材料，具有较高的电化学稳定性和热稳定性，能很好的吸收紫外光，在光激发下可有效地降解有机污染物，被广泛地应用于光催化领域。
但ZnO 光催化剂普遍存在着比表面积较小、载流子复合率高等自身缺点，限制了其光催化反应过程中的降解效率。
另外，ZnO 粉体光催化剂在回收利用过程中不仅操作繁琐复杂，难以简便将光催化剂从水溶液中分离出来，而且残留在水溶液中的光催化剂会对环境造成二次污染。
本论文主要研究了两种具有不同形貌特征的ZnO 光催化剂—ZnO 空心球薄膜和Na 掺杂ZnO 纳米线，探讨了提高其光催化活性的可能性。
借助多种材料表征手段，分析了材料的形貌、结构和光学性能。
对比研究了各种光催化剂降解甲基橙水溶液的光催化性能，并探讨了光催化反应的机理。
主要研究内容如下：(1) 以浸渍-提拉法制备的单分散六方密排PS 微球为模板，利用磁控溅射法沉积ZnO 薄膜，结合煅烧去除模板，制备了不同粒径大小的ZnO 空心球薄膜。
根据SEM 和TEM 的结果分析，证明了ZnO 纳米球的空心结构成功构筑。
样品在紫外光波段均有较强的吸收峰，对空心球内部的光路研究发现，这种空心球结构的ZnO薄膜不仅具有高的比表面积，而且能在球体的空心内部形成光陷阱，有效地提高了光的利用率。
在各粒径ZnO 空心球薄膜与ZnO薄膜降解甲基橙水溶液的对比实验中，空心球的光催化效率普遍较高，且400 nm ZnO 空心球薄膜的光催化效率最高。
(2) 在ZnO 空心球薄膜的基础上，经过溅射沉积Au 纳米颗粒构筑了Au/ZnO 空心球复合薄膜。
在紫外光照射下，对比分析了各粒径大小的ZnO 空心球薄膜和Au/ZnO 空心球复合薄膜降解甲基橙水溶液的光催化性能。
Au 纳米颗粒的沉积明显提高了ZnO 空心球薄膜的光催化速率。
ZnO-石墨烯复合材料的制备及其光催化降解性能研究
05140功滋讨科2021年第5期(52)卷文章编号：1001-9731(2021)05-05140-05ZnO-石墨烯复合材料的制备及其光催化降解性能研究李林枝（吕梁学院化学化工系，山西吕梁033000）摘要：采用溶剂热法，制备了一系列不同还原氧化石墨烯（RGO）含量（0,2%,4%,6%和8%（质量分数））的ZnO-石墨烯复合材料。
通过XRD.SEM.PL等方法对复合材料样品进行了表征。
结果表明，所有掺杂RGO的复合材料样品均没有改变ZnO的结构；纯ZnO样品为圆球状颗粒，晶粒尺寸约为40nm,掺入RGO后，样品的晶粒尺寸出现了不均匀现象，并且随着RGO含量的增加,复合材料样品的团聚逐渐加大；所有复合材料的发射峰都在373nm附近，随着RGO掺量的增加，复合材料的本征发射峰的强度呈现先降低后升高的趋势；RGO的引入可以提高复合材料在可见光区域的吸收，并且吸收峰有轻微红移的趋势；随着RGO掺量的增加，复合材料的光催化性能呈现出先升高后降低的趋势，当RGO含量为6%（质量分数）时，复合材料的光催化性能最佳，降解率和反应速率常数分别达到71.97%,0.017mirT1。
关键词：ZnO；石墨烯；复合材料；光催化；吸收光谱中图分类号：））613.71；TQ426.6文献标识码:A DOI：10.3969/.issn.100-9731.2021.05.0210引言随着工业社会的进步，环境污染已经成为了制约我国发展的主要问题,目前废水处理是影响最为广泛的问题，对于废水处理，常用的手段就是光催化［4］。
光催化是指半导体材料在紫外及可见光照射下，将光能转化为化学能，并促进有机物的合成与分解。
金属氧化物常常被作为光催化剂，在众多光催化剂中，ZnO 凭借其宽禁带（3.3〜3.4eV）、较高的激子结合能和优异的常温发光性能等成为了光催化降解水污染的核心研究方向［-10］。
但同时ZnO在催化中也存在一些缺点，例如:ZnO仅对紫外光（＜400mm）有较强吸收,对可见光区域的吸收利用率较低、Zn（）的电子-空穴复合概率较高，复合速率较快：1115］,这些问题都严重制约了ZnO在光催化中的应用。
《CeO2-ZnO-石墨烯复合材料制备及其光催化性能》
《CeO2-ZnO-石墨烯复合材料制备及其光催化性能》CeO2-ZnO-石墨烯复合材料制备及其光催化性能一、引言随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，光催化技术作为一种新型的环保技术，已引起了广泛的关注。
其中，CeO2/ZnO 复合材料因具有较高的光催化活性和良好的稳定性，被广泛应用于废水处理、空气净化等领域。
而石墨烯作为一种具有优异导电性能和巨大比表面积的二维材料，其与CeO2/ZnO复合可进一步增强光催化性能。
本文将详细介绍CeO2/ZnO/石墨烯复合材料的制备过程及其光催化性能。
二、材料制备1. 原料准备本实验所需原料包括氧化铈（CeO2）、氧化锌（ZnO）、石墨烯、去离子水等。
其中，CeO2和ZnO均购买自国内知名厂商，石墨烯通过化学剥离法制备得到。
2. 制备方法采用共沉淀法与水热法相结合的方法制备CeO2/ZnO/石墨烯复合材料。
首先，将一定量的Ce(NO3)3和Zn(NO3)2溶于去离子水中，加入适量的石墨烯分散液，搅拌至完全溶解。
然后，加入沉淀剂，使Ce3+和Zn2+与沉淀剂发生共沉淀反应，形成CeO2/ZnO沉淀物。
接着，将得到的沉淀物与石墨烯分散液混合，在一定的温度和压力下进行水热反应，得到CeO2/ZnO/石墨烯复合材料。
三、性能表征1. 结构分析通过X射线衍射（XRD）对制备的CeO2/ZnO/石墨烯复合材料进行结构分析。
结果表明，复合材料中CeO2和ZnO的晶型良好，且与石墨烯成功复合。
2. 形貌分析利用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对复合材料的形貌进行观察。
结果表明，复合材料中的CeO2和ZnO纳米颗粒均匀分布在石墨烯片层上，形成三维结构。
3. 光催化性能测试以甲基橙溶液为光催化目标物，通过模拟太阳光照射下的光催化实验来评价复合材料的光催化性能。
结果表明，在可见光照射下，CeO2/ZnO/石墨烯复合材料对甲基橙溶液的降解率明显高于纯CeO2和纯ZnO。
《ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究》范文
《ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究》篇一ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究一、引言随着科技的发展和人们对环境保护的重视，气敏传感器已成为当前研究热点之一。
氧化锌（ZnO）因其卓越的电子性能和在气体传感器应用中的广泛性而备受关注。
同时，随着石墨烯材料的研究逐渐深入，ZnO与石墨烯的复合材料也被视为提高气敏性能的潜在选择。
本篇论文主要探讨ZnO及ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能，以期为相关领域的研究提供参考。
二、ZnO材料的气敏性能研究（一）ZnO材料概述ZnO是一种重要的宽禁带半导体材料，具有优良的光电性能和气敏性能。
其优点在于具有较高的灵敏度、快速的响应恢复速度以及良好的稳定性等。
因此，ZnO在气敏传感器领域有着广泛的应用。
（二）ZnO气敏性能的机理ZnO的气敏性能主要源于其表面吸附气体分子后引起的电子转移过程。
当ZnO暴露在某种气体中时，其表面的氧离子会与气体分子发生相互作用，从而引起表面电阻的改变，这一改变可以反映为气体浓度的变化。
三、ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能研究（一）ZnO/石墨烯复合材料概述随着纳米技术的发展，人们开始尝试将ZnO与石墨烯进行复合，以提高其气敏性能。
石墨烯具有优异的导电性和大的比表面积，可以有效地提高ZnO的敏感性和响应速度。
（二）ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能机理在ZnO/石墨烯复合材料中，石墨烯不仅提供了大量的吸附位点，同时也作为电子的快速传输通道，大大提高了ZnO的气敏响应速度和灵敏度。
此外，石墨烯的引入还可以有效防止ZnO纳米颗粒的团聚，提高了材料的稳定性。
四、实验部分（一）材料制备本实验采用溶胶-凝胶法结合热处理工艺制备了ZnO及不同比例的ZnO/石墨烯复合材料。
通过改变石墨烯的含量，研究了不同比例复合材料的气敏性能。
（二）性能测试利用气敏测试系统对所制备的ZnO及ZnO/石墨烯复合材料进行了气敏性能测试。
通过检测不同浓度目标气体下的电阻变化，分析材料的敏感度和响应速度。
《ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究》
《ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究》篇一ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究一、引言随着科技的发展，气体传感器在环境监测、工业生产、医疗诊断等领域的应用越来越广泛。
其中，氧化锌（ZnO）作为一种重要的半导体材料，因其具有优异的物理和化学性质，被广泛应用于气敏传感器领域。
然而，单一的ZnO材料在气敏性能方面仍存在一些局限性。
近年来，通过将ZnO与石墨烯等材料进行复合，可以有效提高其气敏性能。
本文将针对ZnO及ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能进行研究，为气体传感器的设计和优化提供理论依据。
二、ZnO材料概述ZnO是一种宽禁带n型半导体材料，具有优异的光电性能、气敏性能等。
其晶体结构为六方纤锌矿结构，表面含有大量氧空位和锌间隙等缺陷态，这些缺陷态在气体吸附过程中起着重要作用。
因此，ZnO常被用于制备气敏传感器。
三、ZnO/石墨烯复合材料石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料，具有优异的导电性、热导率和机械强度。
将ZnO与石墨烯进行复合，可以充分利用两者的优点，提高气敏性能。
复合材料中的石墨烯可以提高电子的传输速度，而ZnO则可以提供丰富的气体吸附活性位点。
此外，石墨烯的引入还可以有效防止ZnO纳米颗粒的团聚，提高材料的比表面积和气体吸附能力。
四、气敏性能研究1. 实验方法本研究采用溶胶-凝胶法制备ZnO及ZnO/石墨烯复合材料。
通过控制石墨烯的掺杂量，制备出不同比例的复合材料。
利用X 射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对材料进行表征。
将制备得到的材料用于气敏传感器，通过暴露于不同浓度的目标气体（如乙醇、甲醛等）中，测量传感器的电阻变化，评价其气敏性能。
2. 实验结果与分析（1）表征结果：通过XRD和SEM等手段对制备得到的ZnO及ZnO/石墨烯复合材料进行表征。
结果表明，随着石墨烯掺杂量的增加，复合材料的晶体结构没有发生明显变化，但形貌得到了改善，颗粒尺寸更加均匀且分散性更好。
氧化石墨烯电极的制备与光催化应用
氧化石墨烯电极的制备与光催化应用一、引言近年来，随着全球环境问题的加剧，光催化技术备受关注。
氧化石墨烯（GO）作为一种新型光催化材料，具有较强的光吸收和光致发光作用，使其在光催化应用方面具有巨大的潜力。
本文将介绍氧化石墨烯电极的制备和光催化应用的最新研究进展。
二、氧化石墨烯的制备氧化石墨烯（GO）是碳纳米材料中的一种，它是碳原子间通过氧原子形成的氧化物。
其制备方法主要分为两种，一种是氧化石墨法，另一种是还原氧化石墨法。
1.氧化石墨法氧化石墨法是将天然石墨经过氧化剂的反应，在其表面上形成氧化物。
其主要步骤包括：先将天然石墨加入硝酸和硫酸的混合溶液中，使其发生氧化反应；然后在碱性溶液中洗涤几次，得到氧化石墨烯。
2.还原氧化石墨法还原氧化石墨法主要是将氧化石墨烯还原成石墨烯，并使其还原程度适当，得到具有优良电化学性能的材料。
其主要步骤为：将氧化石墨烯加入还原剂溶液中，并控制还原反应的温度和时间，得到还原程度为60%-80%的石墨烯材料。
三、氧化石墨烯电极的制备氧化石墨烯电极是将氧化石墨烯与导电材料混合后制成的一种电极材料。
其制备方法首先是制备氧化石墨烯，然后将氧化石墨烯与导电材料（如金属导体、碳纤维等）进行混合，再通过热压等工艺制成电极。
由于氧化石墨烯具有较高的比表面积和导电性能，因此可以大大提高电极的效能。
四、氧化石墨烯的光催化应用氧化石墨烯作为一种新兴的光催化材料，其应用前景广阔。
与传统光催化材料相比，氧化石墨烯具有以下优势：1.较高的吸光性能：氧化石墨烯本身具有较高的吸光性能，能够吸收可见光和紫外光。
2.良好的光致发光特性：当氧化石墨烯受到光照后，会产生光致发光作用，可以用来检测环境中的有害物质。
3.优良的导电性能：氧化石墨烯具有优良的导电性能，在光催化反应中可以起到很好的催化作用。
在光催化反应中，氧化石墨烯常常作为电极或者催化剂使用。
其光催化应用主要包括有机物降解、水分解制氢、人工光合成等。
其中，有机物降解是氧化石墨烯光催化的主要应用方向之一。
石墨烯-TiO2复合材料的制备及其光催化性能研究概述
石墨烯/ TiO2复合材料的制备及其光催化性能研究概述石墨烯是一种新型的二维碳质材料，由于其特殊的性能，如：比表面积大，良好的导热性，室温电子迁移率高等，所以石墨烯及其复合材料在半导体，生物传感，能源储存，电容器和电池等领域有潜在的应用前景。
采用水热法制备了石墨烯/二氧化钛复合材料，通过控制反应条件制备了不同催化性能的样品。
通过XRD、SEM、Raman和UV-vis光谱仪等分析手段对样品进行了表征。
并测试了该催化剂在紫外光下对罗丹明B染料的催化性能，结果表明复合材料光催化性能和效率较单纯的二氧化钛均有所提高，当酸的浓度为0.25mol/L时，出现了金红石型和锐钛矿型混合晶型的复合催化剂，这种催化剂对染料的最终降解率高于其他类型催化剂。
1.1引言现代工业发展的脚步越来越快，与此同时也引起了许多关于生态和环境的问题。
环境污染已经成为阻碍社会经济发展的关键因素，解决各项环境问题迫在眉睫[1]。
光催化技术在环境治理领域具有重要的应用前景，在众多的催化剂中，二氧化钛是较为普遍使用的半导体光催化剂。
选用二氧化钛作为催化剂的优点主要有：（1）合适的半导体禁带宽度（3.0eV左右）；（2）光催化效率高。
导带和价带的电位具有很强的氧化—还原能力，可分解大部分的有机污染物；（3）化学稳定性好，具有很强的抗光腐蚀性；（4）价格便宜，无毒而且原料易得[2]。
但是普通未经处理的二氧化钛并没有理论期望的光催化效果，其中一个原因就是电子和空穴复合率高，实际发生催化反应的电子和空穴较少，本文通过石墨烯与二氧化钛复合，提高催化反应过程中电子传输速度，减少载流子复合，从而提高光催化效果。
1.2 基本理论1.2.1 光催化原理光催化效应是指，光催化剂在光的照射下，自身不发生变化，吸收光能后将其转化为化学能，从而促进化学反应的一种效应[3]。
光催化反应原理图如下：图1.1 光催化反应原理图当照射催化剂的光子能量高于其禁带宽度时，处于价带的电子吸收光子能量跃迁到导带，分别在价带和导带形成高活性的光生空穴和光生电子，即电子-空穴对。
氧化锌_石墨烯复合材料的水热制备及其光催化性能
摘 要：基于石墨烯优异的电子传输特点，本文以石墨烯 为 载 体，醋 酸 锌 为 半 导 体 前 驱 体，通 过 水 热 法 制 备 了 氧 化 锌／石 墨 烯 复
合材料。对所合成的复合材料进行了 Ｘ 射线衍射（ＸＲＤ）、红 外 光 谱（ＦＴ－ＩＲ）、扫 描 电 子 显 微 镜（ＳＥＭ）、拉 曼 光 谱（Ｒａｍａｎ）、氮 气
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅ ｔｏ ｉｔｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｇｒａｐｈｅｎｅ－ｂａｓｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｉｎ ａ ｗｉｄｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａ－ ｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ／ｇｒａｐｈｅｎｅ（ＺｎＯ／ｇｒａｐｈｅｎｅ）ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ，ｗｈｅｒｅ ＺｎＯ ｗａｓ ｗｒａｐｐｅｄ ｂｙ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｎａｎｏｓｈｅｌｌｓ，ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｖｉａ ａ ｒａｐｉｄ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｍｅｔｈｏｄ，ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｚｎ（ＣＨ３ＣＯＯ）２ ａｎｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ．Ｔｈｅ ＺｎＯ／ｇｒａｐｈｅｎｅ ｃｏｍ－ ｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗａｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ｂｙ Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ （ＸＲＤ），ＦＴ－ＩＲ，ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ （ＳＥＭ），Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｒａ，Ｎ２ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ－ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ Ｂ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｉｓ ｃｏｖｅｒｅｄ ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ ｂｙ ＺｎＯ，ａｎｄ ＺｎＯ ｃａｎ ｓｔａｂｌｙ ｄｉｓｐｅｒｓｅ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ｇｒａｐｈｅｎｅ．Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇｓ ｂｅｎｅｆｉｔ ｔｈｅ ｈｏｌｅ－ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｒｇｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，ａｌｌｏｗｉｎｇ ｍｏｒｅ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ ｔｏ ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｅ ｔｏ ｆｏｒｍ ａｃ－ ｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｃａｐａｂｌｅ ｏｆ ｐｈｏｔｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ＲｈＢ．Ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｄｅｇｒａｄａ－ ｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｎ ＲｈＢ ｓｈｏｗｓ ｍｕｃｈ ｈｉｇｈｅｒ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈａｔ ｏｆ ＴｉＯ２ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ－ｏｒｄｅｒ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｖａｌｕｅ ｉｓ ０．０１２ ｍｉｎ－１ ．Ｔｈｉｓ ｎｏｖｅｌ ｈｉｇｈ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＺｎＯ／ｇｒａｐｈｅｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｗｉｌｌ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆｆｅｒｓ ｎｅｗ
氧化石墨烯的制备及其催化性能研究
氧化石墨烯的制备及其催化性能研究氧化石墨烯是一种重要的二维材料，其拥有极高的比表面积和优异的化学稳定性，在催化、能源存储等领域具有巨大的应用潜力。
本文将介绍氧化石墨烯的制备方法及其在催化性能方面的研究进展。
一、氧化石墨烯的制备方法氧化石墨烯的制备方法主要包括化学氧化法、热氧化法、电化学氧化法等。
其中，化学氧化法是目前应用最为广泛的制备方法。
1.化学氧化法化学氧化法是利用氧化剂将石墨烯氧化为氧化石墨烯。
常用的氧化剂包括硝酸、过氧化氢和氯酸。
其中，硝酸氧化法是最常用的一种。
硝酸氧化法的制备过程如下：首先将石墨加入硝酸溶液中，然后加热反应，使石墨充分与硝酸反应生成氧化石墨烯。
反应结束后，用水将溶液洗涤干净，并用乙醇将氧化石墨烯分散。
最后，将分散液经过旋转蒸发等方法制备成氧化石墨烯纳米片。
2.热氧化法热氧化法是将石墨烯放入高温氧化气氛中，使其被氧化为氧化石墨烯。
该方法制备的氧化石墨烯较少用于催化等应用领域。
3.电化学氧化法电化学氧化法是利用电化学方法将石墨烯氧化为氧化石墨烯。
该方法具有制备方便、无需使用高温和毒性氧化剂等优点，但其制备过程相对较慢，且产物质量不稳定。
二、氧化石墨烯的催化性能研究氧化石墨烯拥有优秀的催化性能，在能源转换与存储、环境治理、生物医学等领域都有广泛的应用。
1.氧化石墨烯在还原剂方面的应用氧化石墨烯通过还原制备的还原氧化石墨烯具有优异的电催化还原性能。
研究发现，在氧化石墨烯中加入少量的碳纳米管能够显著提高还原氧化石墨烯的催化活性。
此外，氧化石墨烯还可用于还原有机氧化物等物质。
2.氧化石墨烯在催化氧化反应中的应用氧化石墨烯可以作为一种优良的催化剂，用于催化二氧化碳和氢气的加氢反应、有机化学反应等。
研究表明，在氧化石墨烯表面修饰一定的活性基团后，可显著提高其催化性能。
3.氧化石墨烯在环境污染治理中的应用氧化石墨烯可用于处理各种环境污染物，如有机物、重金属离子和氨气等。
研究发现，利用氧化石墨烯制备的复合材料具有良好的吸附性能和高效的催化降解作用。
关于石墨烯的毕业论文
毕业论文题目：_________ 石墨烯复合材料的制备______及其性能研究讲展学院：化学化工学院____________________专业：___________ 化学工程与工艺__________________毕业年限：________ 2015年 ______________________学生姓名：_________________________学号：____________________________指导教师：__________________________石墨烯复合材料的制备及其性能研究进展摘要：石墨烯以其优异的性能和独特的二维结构成为材料领域研究热点。
本文综述了石墨烯的制备方法并分析比较了各种方法的优缺点，简单介绍了石墨烯的力学、光学、电学及热学性能。
基于石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向，本文详细介绍了石墨烯聚合物复合材料和石墨烯基无机纳米复合材料的制备及应用，以及石墨烯复合材料的展望。
关键词：石墨烯；制备；性能；复合材料Research Progress on Preparation and properties ofgraphene composite materialsAbstract: Graphene has become a hot researchfield of material for its excellent performanee and unique two-dimensional structure. This paper summarizes the method for preparing graphene and compared the advantagesand disadvantagesof various methods, in troduces the mecha ni cs, graphe ne optical, electrical and thermal properties. Composite materials based on graphe ne is an importa nt research direct ion in the field of application of graphene, this paper introduces the preparation and application of graphene polymer composites and graphene based inorganic nano composite material, and the prospect of graphe ne composite materials.Key words: graphe ne; preparati on; properties; composite materials1•刖言石墨烯自2004年被发现以来，就引起了材料科学家的广泛关注，在世界范围内掀起了石墨烯材料的制备和应用研究的热潮。
《ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究》范文
《ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究》篇一ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究摘要：本文以氧化锌（ZnO）及其与石墨烯的复合材料为研究对象，深入探讨了其气敏性能。
通过制备不同比例的ZnO/石墨烯复合材料，对其结构、形貌及气敏性能进行了系统研究。
实验结果表明，ZnO/石墨烯复合材料在气敏传感器领域具有广阔的应用前景。
一、引言随着人们对环境监测和安全检测需求的日益增长，气敏传感器作为一种能够检测和识别气体成分和浓度的设备，其应用领域不断扩大。
氧化锌（ZnO）作为一种重要的半导体材料，因其具有优异的气敏性能而备受关注。
近年来，随着纳米技术的不断发展，ZnO纳米材料在气敏传感器领域的应用越来越广泛。
而石墨烯作为一种具有优异电学、热学和力学性能的二维材料，其与ZnO的复合材料在提高气敏性能方面具有显著优势。
因此，研究ZnO及ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能具有重要意义。
二、ZnO及ZnO/石墨烯复合材料的制备与表征1. 制备方法本实验采用溶胶-凝胶法结合热处理工艺制备ZnO及ZnO/石墨烯复合材料。
首先，制备ZnO前驱体溶液，然后与石墨烯进行混合，通过热处理得到ZnO/石墨烯复合材料。
2. 结构与形貌表征利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对制备的ZnO及ZnO/石墨烯复合材料进行结构与形貌表征。
结果表明，制备的ZnO为六方纤锌矿结构，与石墨烯成功复合，形成了均匀的纳米结构。
三、气敏性能研究1. 气体敏感性测试采用气敏测试系统对ZnO及ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能进行测试。
在室温下，对不同浓度的乙醇、甲醛、氨气等气体进行测试。
结果表明，ZnO/石墨烯复合材料对上述气体具有较高的敏感性，且响应速度较快。
2. 性能分析分析ZnO/石墨烯复合材料气敏性能提高的原因，认为石墨烯的引入改善了ZnO的电子传输性能，提高了材料的比表面积，从而增强了气体吸附和脱附能力。
此外，石墨烯与ZnO之间的界面效应也有助于提高气敏性能。
石墨烯的制备及其电化学性能
石墨烯的制备及其电化学性能一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列构成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，便因其独特的结构和优异的性能引发了全球范围内的研究热潮。
石墨烯以其高导电性、高热导率、高强度以及良好的化学稳定性等特性，在材料科学、电子学、能源科学等多个领域展现出巨大的应用潜力。
特别是在电化学领域，石墨烯因其高比表面积、优良的电子传输性能和化学稳定性，被广泛应用于电极材料、储能器件以及电化学传感器等方面。
本文旨在全面介绍石墨烯的制备方法及其电化学性能。
我们将概述石墨烯的基本结构和性质，以及其在电化学领域的应用背景。
随后，我们将详细介绍石墨烯的几种主要制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等，并分析各方法的优缺点及适用范围。
接着，我们将重点探讨石墨烯在电化学领域的应用，包括其在锂离子电池、超级电容器、燃料电池等储能器件中的性能表现，以及其在电化学传感器中的应用。
我们将对石墨烯的电化学性能进行综合分析，展望其在未来电化学领域的发展趋势和应用前景。
二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法多种多样，根据其制备原理，主要可以分为物理法和化学法两大类。
物理法：物理法主要包括机械剥离法、取向附生法和碳纳米管切割法等。
机械剥离法是最早用来制备石墨烯的方法，其原理是利用物体与石墨烯之间的摩擦和相对运动，得到石墨烯薄层材料。
取向附生法则是在一定条件下，使碳原子在金属单晶（如Ru）表面生长出单层碳原子，然后利用金属与石墨烯之间的弱相互作用，将石墨烯与金属基底分离。
碳纳米管切割法则是通过切割碳纳米管得到石墨烯纳米带。
化学法：化学法主要包括氧化还原法、SiC外延生长法、化学气相沉积法（CVD）等。
氧化还原法是通过将天然石墨与氧化剂反应，得到氧化石墨，再将其进行热还原或化学还原，从而制备出石墨烯。
SiC外延生长法是在高温条件下，使SiC中的Si原子升华，剩余的C 原子在基底表面重新排列，形成石墨烯。
《ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究》范文
《ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究》篇一ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究一、引言随着科技的发展，气体传感器在环境监测、工业生产、医疗诊断等领域的应用越来越广泛。
其中，氧化锌（ZnO）作为一种重要的半导体材料，因其良好的气敏性能被广泛研究。
然而，为了提高其气敏性能的稳定性和灵敏度，科研人员不断探索新的材料和方法。
近年来，石墨烯因其独特的二维结构和优异的物理化学性质，被广泛应用于与ZnO复合以提高其气敏性能。
本文旨在研究ZnO及ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能，为气体传感器的研发提供理论依据。
二、ZnO材料概述ZnO是一种II-VI族宽禁带半导体材料，具有优良的光电性能和气敏性能。
在常温下，ZnO具有较高的电阻率，当与还原性气体接触时，其电阻率会发生变化，从而实现气体的检测和识别。
然而，ZnO的缺点是气敏性能的稳定性和灵敏度有待提高。
三、ZnO/石墨烯复合材料制备及表征为了改善ZnO的气敏性能，本文采用石墨烯与ZnO进行复合。
首先，通过化学气相沉积法（CVD）制备出高质量的石墨烯；然后，将ZnO纳米颗粒与石墨烯进行复合，制备出ZnO/石墨烯复合材料。
通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对复合材料进行表征，结果表明ZnO纳米颗粒成功负载在石墨烯表面，形成良好的复合结构。
四、气敏性能研究1. 实验方法在实验中，我们分别测试了ZnO和ZnO/石墨烯复合材料对不同气体的响应性能。
采用静态配气法，将待测气体与洁净空气混合后，通入传感器件中。
通过测量传感器件的电阻变化，计算其响应值和响应恢复时间等参数。
2. 结果分析实验结果表明，ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能明显优于纯ZnO。
在相同条件下，复合材料对还原性气体的响应值更高，响应恢复时间更短。
此外，复合材料的气敏性能稳定性也得到了显著提高。
这主要归因于石墨烯的引入，使得复合材料具有更好的电子传输性能和更大的比表面积，从而提高了气敏性能。
纳米ZnO及复合物的可控制备与光催化性能研究
纳米ZnO及复合物的可控制备与光催化性能研究一、本文概述随着环境问题的日益严重和能源需求的不断增长，光催化技术作为一种高效、环保的能源转换和污染物降解手段，受到了广泛的关注和研究。
在众多光催化剂中，氧化锌（ZnO）因其独特的物理和化学性质，如宽禁带、高激子结合能以及优异的光电性能，被认为是一种理想的光催化材料。
然而，ZnO在实际应用中仍面临一些挑战，如光生电子-空穴对的快速复合、可见光利用率低等。
为了解决这些问题，研究者们尝试通过制备ZnO复合物、调控其形貌和结构等方式来提高其光催化性能。
本文旨在研究纳米ZnO及其复合物的可控制备方法，并探讨它们的光催化性能。
我们将介绍纳米ZnO及其复合物的制备方法，包括溶胶-凝胶法、水热法、微波辅助法等，并对比各种方法的优缺点。
然后，我们将重点讨论如何通过调控制备条件，如温度、浓度、时间等，来实现纳米ZnO及其复合物的形貌、结构和性能的调控。
接着，我们将对所制备的纳米ZnO及其复合物进行光催化性能评价，包括光催化降解有机物、光催化产氢等方面，并通过对比实验，探究不同制备方法和条件对光催化性能的影响。
我们将总结本文的主要研究成果，并提出未来可能的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，我们期望能够为纳米ZnO及其复合物在光催化领域的应用提供理论基础和技术支持，同时也为其他光催化材料的研究和开发提供借鉴和参考。
二、文献综述纳米ZnO及其复合物作为一种重要的半导体材料，近年来在光催化领域受到了广泛关注。
其独特的物理和化学性质，如大的比表面积、高的光催化活性以及良好的稳定性，使得纳米ZnO在光催化降解有机物、光解水产氢、太阳能电池和气体传感器等领域具有广阔的应用前景。
早期的研究主要集中在纳米ZnO的合成方法上，如溶胶-凝胶法、化学沉淀法、水热法、气相法等。
随着纳米科技的不断发展，研究者们开始关注纳米ZnO的形貌控制，以期获得具有更高光催化活性的材料。
例如，通过调节反应条件，可以制备出不同形貌的纳米ZnO，如纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花等。
《ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究》
《ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究》篇一ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究一、引言随着科技的不断发展，气敏传感器在环境保护、医疗健康、食品安全等领域得到了广泛的应用。
氧化锌（ZnO）作为一种重要的半导体材料，具有优良的气敏性能和稳定性，被广泛应用于气敏传感器中。
近年来，随着纳米技术的不断发展，ZnO/石墨烯复合材料因其独特的结构和优异的性能，在气敏传感器领域展现出巨大的应用潜力。
本文旨在研究ZnO及ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能，为气敏传感器的设计和制备提供理论依据。
二、ZnO材料的气敏性能研究1. 材料制备与表征ZnO材料可以通过多种方法制备，如溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等。
通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对ZnO材料进行表征，观察其晶体结构和形貌。
2. 气敏性能测试通过气敏测试系统对ZnO材料的气敏性能进行测试。
测试不同浓度、不同种类的气体对ZnO材料电阻的影响，分析其气敏响应特性和灵敏度。
三、ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能研究1. 复合材料制备与表征采用溶液混合法或原位生长法制备ZnO/石墨烯复合材料。
通过XRD、SEM、透射电子显微镜（TEM）等手段对复合材料进行表征，观察其晶体结构、形貌及石墨烯与ZnO的分布情况。
2. 气敏性能测试对ZnO/石墨烯复合材料进行气敏性能测试。
比较其与纯ZnO 材料的气敏响应特性和灵敏度，分析石墨烯的引入对ZnO气敏性能的影响。
此外，还需探究不同比例的ZnO/石墨烯复合材料气敏性能的差异。
四、结果与讨论1. 结果分析通过实验数据，分析ZnO及ZnO/石墨烯复合材料的气敏响应特性和灵敏度。
观察不同浓度、不同种类的气体对材料电阻的影响，以及石墨烯的引入对气敏性能的影响。
此外，还需分析不同比例的ZnO/石墨烯复合材料气敏性能的差异。
2. 性能提升机制探讨结合文献资料和实验数据，探讨石墨烯的引入对ZnO气敏性能的提升机制。
_石墨烯的氧化还原法制备及结构表征
收稿日期：2010-04-16。
收修改稿日期：2010-06-28。
国家自然科学基金资助项目(No ．40502008)。
＊通讯联系人。
E -mail ：sunhongjuan@ ；会员登记号：S130010615S 。
第一作者：杨勇辉，男，26岁，硕士研究生；研究方向：纳米材料制备。
石墨烯的氧化还原法制备及结构表征杨勇辉1孙红娟＊,2彭同江2(1西南科技大学理学院，绵阳621010)(2西南科技大学矿物材料及应用研究所，绵阳621010)摘要：采用改进的Hummers 法对天然鳞片石墨进行氧化处理制备氧化石墨，经超声分散，然后在水合肼的作用下加热还原制备了在水相条件下稳定分散的石墨烯。
用红外光谱、拉曼光谱、扫描探针显微镜和ζ电位仪对样品进行了结构、谱学、形貌和ζ电位分析。
结果表明，石墨被氧化后形成以C=O 、C -OH 、-COOH 和C -O -C 等官能团形式的共价键型石墨层间化合物；还原氧化石墨后形成的石墨烯表面的官能团与石墨的相似；氧化石墨烯和石墨烯在碱性条件下可形成稳定的悬浮液；氧化石墨烯和石墨烯薄片厚度为1.0nm 左右。
考察并讨论了还原过程中水合肼用量，体系反应温度、反应时间和pH 值对石墨烯还原程度和稳定性的影响，水合肼用量和反应时间是影响石墨烯还原程度的主要因素；pH 值对石墨烯稳定性影响较大。
关键词：石墨烯；氧化石墨；Hummers 法；氧化还原法中图分类号：O613.71文献标识码：A文章编号：100-4861(2010)11-2083-08Synthesis and Structural Characterization of Graphene by Oxidation ReductionYANG Yong -Hui 1SUN Hong -Juan ＊,2PENG Tong -Jiang 2(1College of Science,Southwest University of Science and Technology,Mianyang,Sichuan 621010)(2Institute of Mineral Materials &Application,Southwest University of Science and Technology,Mianyang,Sichuan 621010)Abstract:The graphite oxide (GO)was prepared from purified natural flake graphite by the modified Hummers method.The colloidal form of graphene was subsequently prepared by ultrasonicating GO in the presence of hydrazine hydrate.The samples were characterized by using FTIR,Raman,Scanning Probe Microscopy (SPM)and ζpotential technique.The results suggest that the graphite is oxidized to covalent bond -type graphite intercalation compounds with various oxygen bearing functional groups (C=O,C -O,C -OH,-COOH and C -O -C).FTIR spectra show that the surface functional groups of graphite and graphene are almost the same.Graphene oxide and graphene can readily form stable aqueous colloids in water or in alkali solution with uniform sheet thickness of 1nm.The factors affecting reduction degree and stability of graphene were discussed in reduction process,such as hydrazine hydrate dosage,reaction time and pH value in system.Reduction degree of graphene is mainly controlled by hydrazine hydrate dosage,reaction time in system while the stability is mainly affected by the pH value.Key words:graphene;graphite oxide;Hummers method;oxidation reduction石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶体结构的一种新型炭质材料，是自然界已知材料中最薄的一种材料。
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摘要石墨烯的制备、表征及石墨烯/氧化锌光催化剂的制备与性能研究石墨烯（Graphene，GR）自从2004年被发现以来，因其理想的二维晶体结构和独特的物理性能而成为研究的热点。
目前，石墨烯的制备方法主要有：微机械剥离法、化学气相沉积法、外延生长法、氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）溶液还原法。
与其它方法相比，氧化石墨烯溶液还原法具有高产量、低成本和可规模化制备等特点，有望成为规模化制备石墨烯的有效途径之一。
然而在还原过程中常采用的还原剂肼和水合肼具有易爆炸性和强毒性，易对环境造成危害。
因此，需要发现一种环境友好、温和且有效的方法来实现化学还原氧化石墨烯（Chemically Reduced Graphene Oxide，CRGO）的批量制备。
氧化锌（ZnO）因其无毒、成本低等优点被广泛应用于光催化的研究。
氧化锌光催化剂光生电子-空穴对的快速复合是氧化锌光催化性能的主要限制因素之一，而石墨烯归因于其良好的电子传输性能和巨大的比表面积，使其成为氧化锌复合改性的理想材料。
本论文的研究内容及结果如下：（1）通过简化的Hummers 法，改进的Hummers 法，加压氧化法三种不同方法制备出了氧化石墨烯。
利用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电镜(SEM) 、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)对其化学组成和形貌进行了表征和分析。
结果表明改进的Hummers 方法制备出的氧化石墨烯的具有较高的氧化程度。
（2）在水溶液中，采用具有较强还原能力和环境友好的还原剂腐植酸钠(Sodium Humate, SH)将氧化石墨烯的含氧基团成功移除，制备出稳定均匀的化学还原氧化石墨烯悬浮溶液，碳氧原子比达到3.78。
这种制备方法不仅避免了有毒有害的还原剂以及表面活性剂等的添加和使用，也为化学还原氧化石墨烯的批量制备提供了一种简单且环境友好的方法。
（3）通过水热制备出石墨烯/氮掺杂氧化锌复合光催化材料，最佳的制备条件是氮掺杂量为0.4 g，氧化石墨烯和氮掺杂氧化锌的质量比为5%，水热温度为120 °C。
在此条件下制备出的石墨烯/氮掺杂氧化锌复合光催化材料经过90 min 的光催化反应，亚甲基蓝的降解效率能达到95%。
关键词：石墨烯，氧化锌，腐植酸钠，光催化，亚甲基蓝AbstractThe Preparation and Characterization of Reduced Graphene Oxide and Preparation and Photocatalytic Propertiesof Graphene-ZnO PhotocatalystSince the discovery of graphene in 2004, it has become a hot research topic because of its ideal two-dimensional crystal structure and unique physical properties. Up to now, there are several graphene preparation methods, such as micromechanical exfoliation, chemical vapour deposition, epitaxial growth method and the reduction of graphene oxide solution. The reduction of graphene oxide solution has some advantages compared with other approaches, including large-scale yield, low cost and easy processing, and expected to be an effective way for large-scale preparation of graphene. However, the reducing agent hydrazine hydrate and hydrazine often used in the reduction process is explosive and toxic, easy to cause damage to the environment. Therefore, there is a need for an environmentally friendly, gentle and effective method to achieve the bulk preparation of chemically reduced graphene oxide.(1) Graphene oxide was prepared by simplified Hummers method, modified Hummers method and pressurized oxidation method. The chemical composition and morphology were characterized by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. The results show that the modified Hummers method has a high degree of oxidation.(2) In the aqueous solution, the oxygen-containing group of graphene oxide was successfully removed by the reducing agent sodium humate, with strong reducing ability and environment friendly, and prepared stable and homogeneous chemically reduced graphene oxide suspension solution with the ratio of carbon to oxygen to 3.78. This preparation not only avoids the addition and use of toxic and harmful reducing agents and surfactants, but also provides a simple and environmentally friendly method for batch preparation of chemically reduced graphene oxide.(3) The graphene/nitrogen-doped zinc oxide composite photocatalyst was prepared by hydrothermal method. The optimum preparation conditions were as follows: thenitrogen doping amount was 0.4 g, the mass ratio of graphene oxide and nitrogen-doped zinc oxide was 5%, the hydrothermal temperature was at 120 °C. The photocatalytic activity of the as-prepared composite photocatalyst can reach 95% after 90 min photocatalytic reaction.Keywords:Chemically Reduced Graphene Oxide, ZnO, sodium humate, photocatalytic, methylene blue目录第1章绪论 (1)1.1石墨烯的结构与性质 (1)1.1.1结构特征 (1)1.1.2电学性质 (1)1.1.3力学性质 (2)1.1.4热学性质 (2)1.1.5光学性质 (2)1.2石墨烯的制备方法 (2)1.2.1微机械剥离法 (2)1.2.2化学气相沉积法 (3)1.2.3外延生长法 (3)1.2.4 GO溶液还原法 (3)1.3石墨烯的应用 (4)1.3.1场效应晶体管 (4)1.3.2传感器 (4)1.3.3储能材料 (5)1.3.4复合材料 (5)1.4石墨烯/氧化锌复合光催化材料的研究进展 (6)1.5研究意义和研究内容 (7)1.5.1研究意义 (7)1.5.2研究内容 (8)第2章实验方法 (9)2.1实验试剂 (9)2.2实验仪器 (9)2.3样品表征方法 (10)2.3.1 X射线衍射（XRD）的测定 (10)2.3.2透射电子显微镜扫描（TEM）的测定 (10)2.3.3扫描电子显微镜扫描（SEM）的测定 (10)2.3.4拉曼光谱（Raman）的测定 (10)2.3.5紫外吸收漫反射（UV-vis）的测定 (10)2.3.6 X射线光电子能谱（XPS）的测定 (10)2.3.7傅式转换红外线光谱（FT-IR）的测定 (11)2.4光催化降解实验 (11)2.4.1光降解实验装置 (11)2.4.2光降解实验方法 (11)第3章化学还原氧化石墨烯的制备及表征 (13)3.1 GO的制备 (14)3.2 GO的结构表征 (15)3.2.1 XRD分析 (15)3.2.2 XPS分析 (15)3.2.3 SEM分析 (16)3.2.4 TEM分析 (17)3.2.5 FT-IR分析 (17)3.3 CRGO的制备 (18)3.3.1温度对CRGO制备的影响 (18)3.3.2 SH用量对CRGO制备的影响 (18)3.3.3反应温度的选择 (19)3.3.4 SH用量的优化 (19)3.3.5 CRGO的FT-IR，Raman，XPS，EDX分析 (20)3.3.6 CRGO的形貌表征分析 (22)3.4本章小结 (22)第4章石墨烯/氧化锌复合材料光催化剂的制备及光催化性能的研究 (23)4.1氮掺杂氧化锌/石墨烯的制备 (23)4.1.1 N-ZnO的制备 (23)4.1.2 NZ-G的制备 (23)4.2 NZ-G复合材料的表征分析 (24)4.2.1 XRD分析 (24)4.2.2 FT-IR分析 (25)4.2.3 SEM分析 (25)4.2.4 TEM分析 (26)4.2.5 XPS分析 (27)4.2.6 UV-vis分析 (29)4.3 NZ-G光催化降解亚甲基蓝活性评价 (30)4.3.1 不同的掺氮量对N-ZnO光催化活性的影响 (30)4.3.2 不同的GO加入量对NZ-G光催化活性的影响 (31)4.3.3 不同水热温度对NZ-G光催化活性的影响 (32)4.3.4 亚甲基蓝初始浓度对光催化性能的影响 (32)4.4本章小结 (33)第5章结论与建议 (34)5.1结论 (34)5.2研究展望 (34)参考文献 (35)作者简介及攻读硕士期间所取得的科研成果 (43)致谢 (44)第1章绪论1.1石墨烯的结构与性质1.1.1结构特征石墨烯是严格意义上的二维晶体结构，是由碳原子以蜂窝状六元环密堆积形式周期性排列在二维平面上形成的，如图1.1。