石墨烯-金屬酞菁復(fù)合材料的合成及性質(zhì)研究.pdf

1、石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成的二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的碳質(zhì)材料，特殊的結(jié)構(gòu)賦予其諸多優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)以及機(jī)械性能，但分散性、兼容性不好極大的限制了它的發(fā)展。近期，人們的研究熱點主要是集中在通過共價鍵方式將不同種類的功能基團(tuán)或者化合物修飾到石墨烯的表面，形成具有良好的可修飾性和分散性的功能化石墨烯材料。酞菁化合物具有優(yōu)異的光電性質(zhì)被應(yīng)用于光電轉(zhuǎn)換材料、光催化劑、和非線性光學(xué)材料等領(lǐng)域。本文通過酰胺反應(yīng)制各出了一系列的石墨烯/金屬酞菁復(fù)

2、合材料，研究了復(fù)合材料的光催化降解有機(jī)染料以及非線性光學(xué)性質(zhì)。具體內(nèi)容如下:
　　1.本文通過酰胺反應(yīng)將氨基化的金屬酞菁（ZnTAPc和CoTAPc）與自制氧化石墨烯(GO)和苯甲酸修飾的石墨烯(BFG)反應(yīng)，制備共價鍵連接的ZnTAPc-GO，ZnTAPc-BFG和CoTAPc-BFG復(fù)合材料，采用傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、拉曼光譜(Raman)、X射線光電子能譜(XPS)、透射電子顯微鏡(TEM)對樣品的結(jié)構(gòu)、形貌進(jìn)行

3、表征和分析。結(jié)果表明，金屬酞菁與功能化石墨烯之間是以共價鍵連接。
　　2.將共價鍵連接的ZnTAPc-GO和ZnTAPc-BFG復(fù)合材料，首次用于在可見光條件下催化降解有機(jī)染料羅丹明B。結(jié)果表明，復(fù)合材料與純ZnTAPc相比，在可見光條件下降解效果均有明顯的提高;摻雜量為10％的復(fù)合材料具有最高的降解率;ZnTAPc-10％BFG和ZnTAPc-10％GO在3.5 h內(nèi)降解率分別達(dá)到了90.47％和82.32％。其原因在于適量摻雜

4、的石墨烯可以接受和轉(zhuǎn)移光電子，有效抑制了電子與空穴的復(fù)合，從而提高了光催化效率;而過多摻雜會阻礙ZnTAPc對光的吸收，減少ZnTAPc與反應(yīng)溶液接觸，從而降低了光催化效率。
　　3.利用Z掃描技術(shù)測定了CoTAPc，BFG和CoTAPc-BFG復(fù)合材料的非線性吸收系數(shù)，β值分別為1.4×10-11，2.1×10-10和6.0×10-10 m·W-1。結(jié)果表明，與CoTAPc和BFG本體相比，復(fù)合材料表現(xiàn)出更優(yōu)良的三階非線性光學(xué)性