剥离重组法制备石墨烯二氧化钛复合物

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1、-学校代码：10722学号：0808014113分类号：密级：公开剥离重组法制备石墨烯二氧化钛复合物Strippingmethodforrestructuringgraphitesurfacestitaniumdioxidecompound作者姓名：邢世才专业名称：化学学科门类：理学指导教师：邓玲娟提交论文日期：2012年5月成绩评定：.---目录1.1石墨烯材料简介1.3石墨烯复合物的制备方法1.3.1机械剥离法1.3.2氧化石墨还原法1.3.3SiC分解法1.3.4化学气相沉积法1.3.5电子束辐照法1.3.6微机械分离法1.4

2、石墨烯材料的应用1.4.1石墨烯基电源材料1.4.2石墨烯复合材料1.4.3传感器1.4.4石墨烯晶体管2.石墨烯复合材料的研究进展1.1.1　石墨烯与金属化合物复合1.1.2　石墨烯－非金属材料复合1.1.3石墨烯与聚合物复合3.石墨烯-二氧化钛复合物研究进展1.5本课题的特色与创新之处.---文献综述1.1石墨烯复合材料的研究进展石墨烯是由单层碳原子组成的六方蜂巢状二维结构，是其他维的石墨材料的基础材料。它可以包裹形成零维富勒烯，卷起来形成一维碳纳米管，层层堆积形成三维石墨。自从Geim等用胶带方法制备出石墨烯以来，其就引起物理

3、界和化学界的轰动和极大的兴趣．石墨烯的这种特殊结构，使其表现出一些独特的物理性能，如室温量子霍尔效应、超高的电子迁移率和弹道运输、较长的电子平均自由路径、良好的热传导、较强的机械强度和出众的灵活性。其优异的性能、极大的比表面积和较低的生产成本（相对于碳纳米管），非常适合于高性能复合材料的开发．在实际应用中，石墨烯复合材料可以分为两类：石墨烯/无机复合材料和石墨烯/聚合物复合材料．制备石墨烯复合材料的方法主要有两种：先让氧化石墨与其他材料复合，再将其中的氧化石墨还原得到石墨烯纳米复合材料；或者用改性过的石墨烯与其他材料复合．这些复合材

4、料广泛地应用在超级电容器、锂电池、电催化和燃料电池等领域。1.1.1　石墨烯与金属化合物复合金属化合物与石墨烯用不同方法制备复合材料，主要用于超级电容器、锂电池等领域．金属化合物包括金属氧化物、金属氢氧化物、金属硫化物等。TiO2是一种应用广泛的半导体材料，由于其成本低、稳定性好、对人体无毒性，并具有气敏、压敏、光敏以及较强的光催化特性，而被广泛应用于传感器、太阳能电池和光催化等领域．Manga等通过喷墨印刷术处理前驱溶液氧化石墨和二（２－羟基丙酸）二氢氧化二铵合钛）制备石墨烯－TiO2光电导薄膜．由于这种薄膜制备的光电导体设备具有

5、宽带光电导性、高的光电探测能力和光导率，与纯TiO2的光电探测器相比具有更快的光响应。Williams等通过紫外照射TiO2悬浮液，使其释放电子还原分散在乙醇里的氧化石墨．TiO2颗粒和石墨烯相互作用阻碍剥离石墨烯的团聚．光催化技术不仅提供了紫外辅助还原技术，而且还开创了制备光敏石墨烯半导体复合材料的新途径．Tang等通过分子嫁接方法把化学剥离的石墨烯加入到TiO2纳米颗粒薄膜中，适用于染料敏化太阳能．由于石墨烯的高电导性，石墨烯/TiO2复合薄膜（（3.6±１．１）×102Ω/ｃｍ）提高了纯TiO2纳米颗粒薄膜（（２．１±０.９）

6、×１０５Ω/ｃｍ）电导率２个数量级．此外，基于石墨烯/TiO2复合薄膜的染料敏化太阳能的功率转换效率（1.68%）比纯TiO2纳米颗粒薄膜（０.３２％）高出５倍多，这表明了加入石墨烯能有效增强光电性能．其他的金属化合物例如磷酸亚铁锂（LiFe-PO4.---）、氧化锡（SnO2）、氧化亚铜（Cu2O）、铂（Pt、硫化镉（CdS）与石墨烯复合材料可以用在锂电池、电催化和传感器等方面．1.1.2　石墨烯－非金属材料复合Yan等由超声波和原位还原方法制备石墨烯纳米片/碳黑复合材料．微观结构测试表明，经过超声后碳黑离子沉积在纳米片的边缘表面

7、，由原位还原沉积在纳米片的基部．复合材料的电化学性能优于纯石墨烯材料，这证明作为逆电流器的碳黑粒子能确保石墨烯和由三维的石墨烯纳米片-碳黑混合材料提供的空旷的纳米通道高的电化学利用．石墨烯/碳黑作为一种超级电容器的碳材料，在扫描速率为10ｍv/s时，比电容达175F/g比纯石墨烯（122.6Ｆ/g）材料高．此外，在６000次循环后电容量只减少最初电容量的9.1％．这些都表明石墨烯-碳黑是有前途的超级电容的材料．1.1.3石墨烯与聚合物复合近年来，由于石墨烯能在低填充量下能产生性能突破性的提高，引起了学术和工业的兴趣．改性的石墨烯/氧

8、化石墨和不同的聚合物的基质制备纳米复合材料．研究用不同的方法采用各种有机聚合物制备填满聚合物的石墨烯纳米复合材料．Zhang等在酸性条件下采用氧化石墨和苯胺单体的原位聚合制备化学修复的石墨烯-PANI纳米纤维复合材料，在电流密度为0.