目录
第一章绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2石墨烯的结构 (1)
1.3石墨烯的性质 (2)
1.4石墨烯的制备 (3)
1.4.1机械剥离法 (3)
1.4.2外延生长法 (3)
1.4.3化学气相沉积法 (4)
1.4.4液相剥离法 (4)
1.4.5化学合成法 (5)
1.4.6化学剥离法 (5)
1.5石墨烯的功能化及其应用 (5)
1.5.1非共价键功能化石墨烯及其应用 (6)
1.5.1.1π-π堆积作用 (6)
1.5.1.2静电作用 (6)
1.5.2共价键功能化石墨烯及其应用 (6)
1.5.2.1保留碳原子的共价修饰 (7)
1.5.2.2取代碳原子的掺杂功能化 (8)
1.6本课题的选题背景及内容 (9)
1.6.1不同尺寸大小氧化石墨烯的分离及性能研究 (9)
1.6.2燃烧法制备还原氧化石墨烯 (10)
1.6.3Fe2O3修饰氧化石墨烯/还原氧化石墨烯复合材料的制备及性能研究 (10)
1.6.4Eu修饰还原氧化石墨烯复合材料的制备及性能研究 (10)
1.6.5氧化石墨烯修饰稀土荧光材料的制备与性能研究 (10)
第二章不同尺寸大小氧化石墨烯的分离及性能研究 (13)
2.1引言 (13)
2.2实验药品和仪器 (13)
2.2.1实验药品 (13)
2.2.2实验仪器 (14)
2.3实验步骤 (14)
2.3.1氧化石墨的制备 (14)
2.3.2不同尺寸大小的氧化石墨烯的分离 (15)
2.3.3材料的表征 (15)
2.4结果与讨论 (16)
2.4.1氧化石墨烯在极性溶剂中的分散与分离机理 (16)
2.4.2不同尺寸大小的氧化石墨烯的分离 (19)
2.4.3材料的表征 (23)
V
2.4.4不同尺寸大小氧化石墨烯的荧光猝灭作用 (25)
2.5本章小结 (25)
第三章燃烧法制备还原氧化石墨烯 (27)
3.1引言 (27)
3.2实验药品和仪器 (27)
3.2.1实验药品 (27)
3.2.2实验仪器 (28)
3.3实验步骤 (29)
3.3.1氧化石墨的制备 (29)
3.3.2还原氧化石墨烯的制备 (29)
3.3.3氧化石墨烯薄膜的制备 (29)
3.3.4还原氧化石墨烯薄膜的制备 (29)
3.3.5材料的表征 (29)
3.4结果与讨论 (30)
3.4.1还原氧化石墨烯的制备 (30)
3.4.1.1SEM和TEM表征 (30)
3.4.1.2XRD表征 (32)
3.4.1.3FT-IR表征 (32)
3.4.1.4TGA表征 (32)
3.4.1.5EDX表征 (33)
3.4.2还原氧化石墨烯薄膜的制备 (34)
3.4.2.1SEM表征 (34)
3.4.2.2电学性能 (35)
3.4.2.3吸附性能 (36)
3.5本章小结 (38)
第四章Fe2O3修饰氧化石墨烯/还原氧化石墨烯复合材料的制备及性能研究 (39)
4.1引言 (39)
4.2实验药品和仪器 (40)
4.2.1实验药品 (40)
4.2.2实验仪器 (40)
4.3实验步骤 (41)
4.3.1氧化石墨的制备 (41)
4.3.2Fe2O3修饰氧化石墨烯/还原氧化石墨烯复合材料的制备 (41)
4.3.3Fe修饰还原氧化石墨烯复合材料的制备 (41)
4.3.4罗丹明-B和亚甲基蓝的异相光降解 (42)
4.3.5材料的表征 (42)
4.4结果与讨论 (43)
4.4.1FT-IR表征 (43)
4.4.2XRD表征 (44)
4.4.3SEM和TEM表征 (45)
4.4.4TGA表征 (47)
4.4.5EDX表征 (48)
4.4.6XPS表征 (50)
VI
4.4.7光催化反应 (50)
4.4.8机理研究 (52)
4.4.8.1光催化活性的影响因素 (52)
4.4.8.2光催化机理 (55)
4.5本章小结 (55)
第五章Eu修饰还原氧化石墨烯复合材料的制备与性能研究 (57)
5.1引言 (57)
5.2实验药品和仪器 (57)
5.2.1实验药品 (57)
5.2.2实验仪器 (58)
5.3实验步骤 (58)
5.3.1氧化石墨的制备 (58)
5.3.2Eu修饰还原氧化石墨烯复合材料的制备 (59)
5.3.3材料的表征 (59)
5.4结果与讨论 (59)
5.4.1FT-IR表征 (60)
5.4.2XRD表征 (60)
5.4.3XPS表征 (62)
5.4.4SEM表征 (64)
5.4.5Eu修饰还原氧化石墨烯复合材料的性能 (64)
5.4.5.1荧光猝灭作用 (64)
5.4.5.2对RB的荧光改性 (66)
5.5本章小结 (68)
第六章氧化石墨烯修饰稀土荧光材料的制备与性能研究 (69)
6.1引言 (69)
6.2实验药品和仪器 (69)
6.2.1实验药品 (70)
6.2.2实验仪器 (70)
6.3实验步骤 (71)
6.3.1氧化石墨的制备 (71)
6.3.2氧化石墨烯修饰稀土荧光材料的制备 (71)
6.3.3材料的表征 (71)
6.4结果与讨论 (71)
6.4.1氧化石墨烯修饰稀土荧光材料的制备 (71)
6.4.2材料的表征 (73)
6.4.2.1FT-IR表征 (73)
6.4.2.2XRD表征 (73)
6.4.2.3XPS表征 (74)
6.4.2.4SEM和AFM表征 (75)
6.4.2.5TGA表征 (76)
6.4.2.6荧光性能 (77)
6.5本章小结 (80)
第七章结论 (81)
VII
参考文献 (83)
攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果 (93)
致谢 (95)
VIII
第一章绪论
1.1引言
碳作为无机、有机、生命体不可或缺的构造成分，由于其存在形式的多样性，一直以来，都备受关注，在人类生活中扮演着重要的角色。从用于装饰品的钻石到重要的化石燃料煤炭，无不影响着生活的方方面面。零维的富勒烯和一维的碳纳米管的问世便使碳材料提高到了一个更高的价值层面，也使发现者获得了诺贝尔奖。然而，作为二维的石墨烯，一直以来，都认为是不可能得到的。可喜的是，在2004年，两位英国科学家安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin Novoselov）使二维的石墨烯正式成为了碳材料家族中的一员，真正实现碳材料从零维到三维的获得[1]。
石墨烯作为二维的碳材料，由于在电、光、热、力等方面展示出了卓越的性能，近十年来，对科学界产生了重要的影响，从而在研究和应用上得到了迅速的发展[2-4]。目前，具有特殊性能的石墨烯及其衍生物复合材料在多个行业中被大量的应用。其中，在光电器件、医药、生物、环境保护等领域取得了极大的进展和研究成果[5-8]。多种生产方法的应用和发展使制备石墨烯及衍生物变得简单可行。大比表面积、高表面能、拥有大л共轭结构的石墨烯使其容易与其它材料进行复合，其氧化物带有大量的含氧基团，能够极容易与其它材料（如金属、小分子、大分子）通过非共价键和共价键的形式进行杂化复合[9-11]。因此，石墨烯基的功能化复合物在理论和实际应用中表现出了巨大的潜力。
1.2石墨烯的结构
石墨烯是一种以碳原子通过sp2杂化键相互连接，同时保留一个垂直于晶面方向的p轨道而构成的透明薄膜。这种特殊的构造成就了其非凡的性能。通过卷曲、裁剪、堆叠等方式，可以使石墨烯转变成类似于碳纳米管、富勒烯、石墨的结构，因此其被看着为其它碳材料的基本结构单元[12]。如图1.1所示，石墨烯经过裁剪成为球形的富勒烯，卷曲成为管状的碳纳米管，堆叠则构成三维的石墨。
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