利用基團相互作用合成石墨化納米碳及碳基復合體材料.pdf

1、采用價廉的離子交換樹脂、可再生的具有極性官能基團的農林作物提取物以及農林廢棄物作為碳源，儲量豐富的Fe、Co、Ni金屬鹽作為石墨化催化劑和磁性組分的前軀體，通過碳源的極性基團與金屬離子的配位作用，成功制備了不同微觀結構的石墨化納米碳材料。此外，基于碳母體極性官能團可與多種金屬離子配位的特性，將催化劑離子以及功能性組分的離子前驅體同步引入到合成體系中，實現(xiàn)了石墨化納米碳基復合體材料的同步合成。結合XRD、TEM、TG、IR等多種表征手段，

2、研究碳母體官能團分解、石墨化以及形貌演變等過程，探討催化劑與石墨化納米碳結構形成的內在關系。同時研究了石墨化納米碳及碳基復合體材料在殺菌、吸附/分離、燃料電池等領域的應用。
　　 本論文主要研究內容如下：
　　 1、采用不同種類的離子交換樹脂作為碳源，利用其可與不同種類鐵離子進行配位的性質，制備了不同結構的石墨化納米碳(GCNs)。由于離子交換樹脂骨架結構以及交換能力的差異，可以通過改變碳源的種類，即改變金屬粒子與離子交

3、換樹脂之間的作用，可控合成不同形貌的石墨化納米碳，包括二維納米片層、納米膠囊、納米帶以及納米棒等多種形貌。探討了石墨片層和石墨化碳膠囊形成機理。此外，研究了磁性粒子/納米碳的復合體對染料羅丹明B的吸附分離特性。
　　 2、以丙烯酸系陽離子交換樹脂(AC)為碳源，F(xiàn)eCl2作為催化劑，基于AC樹脂與Fe2+之間的配位作用以及鐵的滲碳作用，發(fā)展了可大量制備結晶度較好的單層和幾層的石墨烯的“原位自生模板法”。系列實驗表明石墨烯形成有兩

4、個關鍵因素：一是在AC樹脂骨架中引入足量的Fe2+；二是形成滲碳鐵相?；诖罅康膶嶒灒覀兲岢隽耸┑男纬蓹C理。此外，還研究了石墨烯在甲醇燃料電池陽極催化劑載體方面的應用。
　　 3、以玉米稈為碳源，與Ag十離子通過基團配位作用進行配位，碳化處理后制備了銀/碳復合體，并對殺菌性能進行了研究。也可以同時與兩種離子([Fe(CN)6]4-和WO42-、[Fe(CN)6]4-和MoO42-)配位，原位同步合成了碳化鎢/納米碳復合體和

5、碳化鉬/納米碳復合體，并研究了碳化鎢/碳納米復合體在甲醇燃料電池陽極催化劑載體方面的應用。
　　 4、以葡萄糖為碳源，分別與鐵、鈷、鎳離子通過基團配位作用進行配位，合成了磁性粒子/納米碳復合體，并研究了磁性粒子/納米碳復合體對染料羅丹明B吸附分離特性。同步與鐵和銀兩種離子配位，合成了Ag-Fe3O4/石墨碳(GC)復合體，并研究了這種復合體的抑菌性能。此外，同時將催化劑離子(Fe弘)及功能碳化物離子前驅體(PW12O403-、P