石墨烯基金属硫化物（CuS，CdS）复合材料的制备及光催化性能研究

【摘要】自从凝聚态物理学家Geim和Novoselov报道了他们制备出由碳原子首尾相连并具有二维结构特征的物质-石墨烯以来，一场科学技术界的巨大变革一触即发。石墨烯具备二维的蜂窝状的晶体结构和特有的物化特性。当然，单层的石墨烯才不够稳定，易于堆垛成石墨等问题，这使它的发展受到了严重的阻碍。截止到现在，大多数石墨烯基纳米复合材料能够提高光催化剂的光化学性能的原因在于石墨烯具备超强的电子传导能力，或者说石墨烯扮演一个电子存储器和传导器的角色，光生电子和空穴的再复合同时被抑制。我们的工作是在二维的片状石墨烯上构筑纳米级别的“建筑构件”，我们的工作对石墨烯基复合纳米材料和整个纳米技术在材料科学界的发展具备积极地象征意义。该工作主要内容如下：（1）以天然的石墨为原料采用Hummers和Hoffman法将其氧化制备得到氧化石墨，后经过超声清洗仪的超声剥离的得到氧化石墨烯的薄片。经超声剥离的氧化石墨烯薄片经过超声及化学还原法制备得到石墨烯薄片。（2）通过一锅法原位合成出石墨烯在复合材料中有不同掺杂比例的石墨烯/CdS纳米薄片复合材料，运用X射线衍射图谱(XRD)、透射电镜(TEM)等表征手段对制备的样品的晶体结构和形态进行了表征。并借助光化学反应仪研究了其对亚甲基蓝溶液的脱色性能。结果表明：CdS纳米颗粒均匀的分布在石墨烯的表面，粒径大约为90nm左右。石墨烯/CdS在可见光照射下对亚甲基蓝溶液有良好的脱色效果。当光照时间达到60min，对亚甲基蓝溶液降解效率达到最大，为91%。（3）采用水热法以二甲基亚砜为溶剂和硫源制备了石墨烯/CuS系列纳米复合物。采用了X射线衍射仪，紫外可见漫反射波谱，透射电镜和光致发光光谱（PL）等表征手段来表征纳米复合物的性能。结果显示，硫化铜纳米晶体以平均粒径为16nm左右的大小平均分散在片状石墨烯的表面。所制得的样品对降解亚甲基蓝溶液的光催化能力上相较于纯CuS表现的更好，我们的工作同时证明了石墨烯/CuS纳米复合物作为一种类芬顿试剂在水处理方面有很好的应用前景。
【作者】汪永彬；
【导师】张立新；
【作者基本信息】中北大学，生物化工，2014，硕士
【关键词】石墨烯；剥离；一锅法；纳米复合材料；光催化性能；

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