摘 要

近年来，石墨烯由于它的特殊结构及其所表现出来的性质，吸引了研究人员的研究兴趣。石墨烯具有许多优异的性质，如电导率、柔度、吸光透光等，导致其被广泛应用到各个行业当中。而将石墨烯作为载体与各种氧化物或单质复合的材料会结合两种物质的特性则表现出更为优异的性能。

本文采用液相剥离法，利用300~400目的石墨粉、异丙醇、去离子水制备石墨烯分散液，然后与氯化镉、硫脲、氯化钠、一水合柠檬酸在180℃下水热反应12小时，通过XRD、SEM表征表明生成CdS/G复合物。利用上述分散液与硫脲、四水合钼酸铵在180℃下水热反应24小时，生成MoS₂/G复合物。

本论文研究表明利用表面活性剂/水体系或者异丙醇/水体系作为液相剥离溶剂，可制备出良好的多层石墨烯分散液，其中多层石墨烯的层数较少。以其为原料，可以制备出多层石墨烯基半导体复合催化剂材料。该论文研究成果为多层石墨烯在催化领域的应用开辟了新的途径，在光催化降解水中有机污染物方面有着一定的理论价值和广阔的应用前景。

关键词：多层石墨烯 液相剥离 复合催化材料

Preparation and properties of multilayer graphene composite catalysts

Abstract

In recent years, graphene has attracted researchers' interest due to its special structure and properties.Graphene has many excellent properties, such as conductivity, flexibility, light absorption and transmittance, which lead to its wide application in various industries. However, when graphene is used as a carrier to combine with various oxides or simple composite materials, the properties of the two materials are more excellent.

In this paper, 300~400 objective graphite powder, isopropanol and deionized water were used to prepare graphene dispersion by liquid phase exfoliation method. Then, it was heated with cadmium chloride, thiourea, sodium chloride and monohydrate citric acid in water at 180℃ for 12 hours. XRD and SEM characterization showed that CdS/G complex was formed.MoS₂/G composite was generated by thermal reaction of the dispersion liquid with thiourea and ammonium molybdate tetrahydrate in water at 180℃ for 24 hours.

In this paper, the surfactant/water system or isopropanol/water system can be used as liquid phase stripping solvent to prepare good multilayer graphene dispersion solution, in which the number of layers of multilayer graphene is less.Multilayer graphene-based semiconductor composite catalyst materials can be prepared from this material.The research results of this paper have opened up a new way for the application of multilayer graphene in the field of catalysis, which has certain theoretical value and broad application prospect in the photocatalytic degradation of organic pollutants in water.

Key Words: graphene; The liquid phase stripping; Composite materials

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 石墨烯简介 1

1.2.1碳材料简介 1

1.2.1石墨烯的结构 2

1.3 石墨烯制备方法 3

1.3.1机械剥离法 3

1.3.2液相剥离法 4

1.3.3化学气相沉积法 4

1.3.4氧化还原法 4

1.3.5 SiC外延法 5

1.3.6电弧放电法 5

1.4 石墨烯的性质 5

1.5 石墨烯及其复合材料的应用 7

1.5.1微电子集成电路方面 8

1.5.2电池方面 8

1.5.3机械增强方面 8

1.5.4医学方面 9

1.5.5纺织方面 9

第二章 实验部分 10

2.1 主要实验原料及仪器 10

2.2 性能测试与表征 10

2.2.1 X射线衍射（XRD） 10

2.2.2扫描电子显微镜（SEM） 10

2.3 实验原理 11

2.4 实验步骤 11

第三章 实验结果与讨论 13

3.1 悬浊液的探究分析 13

3.1.1加入表面活性剂的悬浊液 13

3.1.2未加表面活性剂的悬浊液 13

3.2 氧化锰与石墨烯复合产物的结果分析 14

3.3 氧化铋与石墨烯复合产物的结果分析 14

3.4 二硫化钼与石墨烯复合产物的结果分析 15

3.5 硫化镉与石墨烯复合产物的结果分析 16

第四章 结论与展望 18

参考文献 19

致 谢 21

第一章 绪论

1.1 前言

纳米技术是当今时代的主要技术之一，它能够在许多方面带来革命性的技术创新。具有卓越特性的纳米材料则是纳米材料科学研究和应用的基础，在近30年里，新型碳纳米材料的研究和应用是众多的纳米材料中的研究热点和前沿，石墨烯的开发和发展则是这一领域的里程碑式的成就。

近年来，由于石墨烯本身所独有的特殊二维结构以及它所表现出来的性能，引得众多科学人员的关注和研究兴趣。石墨烯具有优异的机械强度、极大比表面积、高热导率和高导电性能等^[1]。这种具备这样众多优异性能的材料，它可以广泛用于新储能设备、半导体电子产品、生物材料和其他领域等等，具有很大的应用空间。然而所有应用的实现都是基于高品质基础材料，因石墨烯片层与片层之间存在比较强的π-π作用力，让石墨烯在被剥离后很容易再进行聚集，因此很难制得很薄的石墨烯。目前，想要达到经济效益好的大规模石墨烯的简易加工生产，这始终是一个比较大的问题。一般情况，为了能阻止已经剥离开的石墨烯由于它们片层间的π-π作用而重新聚集起来，在剥离过程中总是会用到某种稳定剂，比如表面活性剂等^[1]。最近还有人发现可以利用某些功能纳米粒子来对石墨烯进行掺杂以此来进一步阻止石墨烯聚集。

总之石墨烯作为一种优异的材料，对材料方面的研究有重大意义以及对纳米方向提供新的研究目标。

1.2 石墨烯简介

1.2.1碳材料简介

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