多酸基石墨烯納米復(fù)合材料的設(shè)計合成及性能研究.pdf

1、多會屬氧酸鹽亦稱多金屬氧簇，廣泛應(yīng)用于催化、醫(yī)學(xué)、表面科學(xué)及材料科學(xué)等研究領(lǐng)域，但由于其比表面積小且不易分離，使得它的應(yīng)用受到一定局限。石墨烯具有高比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和突出的力學(xué)性能等特性。本論文以多金屬氧酸鹽和石墨烯為構(gòu)筑基元，原位設(shè)計合成了系列多酸基石墨烯納米復(fù)合材料，以期解決多金屬氧酸鹽比表面積小和難于分離的弊端，從而大大提高了其催化活性并拓展了應(yīng)用空間。采用紅外光譜(FT-IR)、透射電鏡(TEM)、熱重(TG)、X-射線

2、粉末衍射(XRD)和拉曼光譜(Raman)等測試手段對新材料進(jìn)行了表征。除此之外，我們還嘗試合成了黃連素/氧化石墨烯液晶復(fù)合物，并對其液晶性進(jìn)行了表征和研究。論文主要工作如下:
　　1.Keggin類型多酸基石墨烯的研發(fā)。選用Keggin類型多金屬氧酸鹽與石墨烯反應(yīng)，原位合成了多酸基石墨烯納米復(fù)合物。對新材料表征的結(jié)果表明，多金屬氧酸鹽與石墨烯之間存在較強的化學(xué)鍵合，復(fù)合物的比表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多金屬氧酸鹽，其中，硅鎢酸-石墨烯的比表

3、面積最大為875m2/g。新材料的熱穩(wěn)定性強于母體石墨烯和多金屬氧酸鹽。將自制的催化劑用于催化環(huán)己烯氧化反應(yīng)，實驗結(jié)果表明，該催化材料的催化活性高、選擇性強、使用壽命長且易于分離。
　　2.Dawson類型多酸基石墨烯的研發(fā)。選用P2Mo18與石墨烯為組裝基塊，原位合成了另一類結(jié)構(gòu)的復(fù)合物。測試結(jié)果說明石墨烯和P2Mo18之間存在較強的離子鍵和氫鍵。尤為可貴的是，其比表面積為1065m2/g，遠(yuǎn)大于Keggin型多酸基石墨烯復(fù)合物

4、，熱穩(wěn)定性又強于石墨烯。試驗其在催化氧化反應(yīng)中活性較高且易于分離。
　　3.黃連素/氧化石墨烯液晶復(fù)合物的研發(fā)。按不同化學(xué)計量比設(shè)計合成了系列黃連素/氧化石墨烯液晶復(fù)合物。實驗結(jié)果表明，向氧化石墨烯溶液中加入適量黃連素不會影響原溶液的液晶性，但當(dāng)黃連素的擔(dān)載量大于16％時，黃連素/氧化石墨烯復(fù)合物會聚沉并從溶液中析出，所以保持液晶性的最佳擔(dān)載量為16％。紫外光譜分析說明，黃連素與氧化石墨烯之間存在化學(xué)鍵合作用，這一結(jié)果為進(jìn)一步研究