MnO2,Bi2WO6納米材料及石墨烯復(fù)合物的制備和性能研究.pdf

1、隨著人類日益增長的物質(zhì)文化需求和人們對高性能材料的迫切追求，先進(jìn)納米復(fù)合材料得到不斷的深化和發(fā)展。例如，許多高性能的MnO2、 Bi2WO6以及它們?yōu)榛w的復(fù)合材料已有報道，并實現(xiàn)了在環(huán)保和電學(xué)等方面的應(yīng)用，同時也為開發(fā)其它更為先進(jìn)的無機材料提供了參考。近年來，石墨烯已經(jīng)在力學(xué)、電學(xué)和光催化等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本論文制備了MnO2和Bi2WO6無機納米材料，利用石墨烯為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑來制備新型石墨烯納米復(fù)合材料，并對其性能進(jìn)行了詳細(xì)的分析

2、和研究。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1、二氧化錳納米材料及其復(fù)合物的制備及性能研究
　　(1)采用水熱法制備了α-MnO2納米簇材料，詳細(xì)考察了反應(yīng)條件（溫度、時間）對材料形貌的影響。通過BET測試得出:水熱條件對物質(zhì)表面物理性質(zhì)（比表面積）有著重要的影響;通過FT-IR光譜技術(shù)證明了α-MnO2材料是通過物理吸附來去除污染物;初步探討了其晶體形成機理;通過MTT生物活性實驗得出α-MnO2納米簇材料在設(shè)定的實驗條件下是一

3、種環(huán)境友好型、無毒的納米材料，這種材料有望在以后使用的過程中不會產(chǎn)生二次污染。
　　(2) Ag@MnO2的納米材料制備及殺菌性能的研究
　　通過水熱和還原兩步法來制備花狀A(yù)g@MnO2復(fù)合材料微米球。通過XRD、SEM和TEM測試手段對其進(jìn)行了表征。從殺菌測試數(shù)據(jù)可以看出，Ag@MnO2復(fù)合材料顯示出顯著的殺菌性能。
　　(3)核-殼結(jié)構(gòu)的水溶性PAA@MnO2微米球的制備及磁性研究
　　在室溫條件下，快速制備

4、了核-殼結(jié)構(gòu)的PAA@MnO2復(fù)合材料。通過SEM和TEM測試手段表征了PAA@MnO2復(fù)合物的核-殼結(jié)構(gòu);利用TGA和FT-IR測試手段證明了PAA成功包覆在MnO2晶核上;根據(jù)表征結(jié)果提出了晶體生長機理;磁性測試表明PAA@MnO2復(fù)合物同樣具有磁性;此材料有望應(yīng)用在藥物運輸和液相催化方面。
　　2、GO、RGO及MnO2/RGO復(fù)合材料的制備及表征
　　利用原始石墨、濃硫酸和硝酸鹽為原料，以高錳酸鉀為氧化劑，通過Hum

5、mers法制備了GO。該方法的優(yōu)點是用高錳酸鹽代替高氯酸鹽，提高了實驗的安全性，減少了有毒氣體的產(chǎn)生。同時該方法所需氧化時間較短、產(chǎn)物的氧化程度較高，產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)較規(guī)整且易于在水中發(fā)生溶脹而層離。
　　利用H2O和OHCH2CH2OH的混合溶劑法制備了RGO/α-MnO2復(fù)合材料，通過XRD、SEM和TEM成功地表征了該材料。通過表征測試可以得出復(fù)合物中的MnO2具有棒狀的形貌，此材料有望用在電學(xué)和環(huán)保領(lǐng)域。
　　3、Bi

6、2WO6/RGO復(fù)合材料的制備及催化性能的研究
　　采用水熱法制備了Bi2WO6/RGO納米復(fù)合材料，并研究了其降解羅丹明、苯酚和Cr(Ⅵ)的性能。利用XRD、SEM和TEM等手段成功表征了制備的Bi2WO6/RGO復(fù)合材料。在本實驗中，我們發(fā)現(xiàn)GO加入到前驅(qū)體溶液中，經(jīng)過水熱還原成的RGO納米片充當(dāng)模板劑和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，更多的Bi2WO6納米晶核沉積在RGO納米片。但隨著更多GO的加入，最終形成了具有RGO納米片狀的Bi2WO6/

7、RGO復(fù)合物。通過紫外漫反射光譜測試，可以看出通過RGO修飾的Bi2WO6/RGO復(fù)合物能帶可得到有效的降低。根據(jù)表征數(shù)據(jù)，我們提出了系列Bi2WO6/RGO納米材料形成機理。當(dāng)Bi2WO6/RGO復(fù)合材料中RGO優(yōu)化量為20mg時，生成的復(fù)合材料對羅丹明、苯酚和Cr(Ⅵ)污染物的降解性能最好，對催化性能增強機理做了詳細(xì)的討論。此材料還具有循環(huán)使用的特點，有望在環(huán)保等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并為其他無機物/石墨烯復(fù)合材料的制備提供了一條簡單而