超薄鈀納米片輔助氫氣還原氧化石墨烯.pdf

1、在過去的十年里，石墨烯作為一種由碳原子以sp2雜化軌道構(gòu)成的單原子層材料，一直是研究的熱點領(lǐng)域之一。因具有高比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、高透明度，以及高機械強度等特點，石墨烯在眾多重要領(lǐng)域中，如電子器件、能源儲存、生物醫(yī)藥、催化載體、光電元件、傳感器件、環(huán)境保護(hù)等，都得到了廣泛地應(yīng)用。氧化還原法，作為石墨烯的經(jīng)典制備方法之一，是將石墨氧化剝離得到氧化石墨烯，再進(jìn)行化學(xué)還原或熱還原得到石墨烯的一種方法。該方法因成本低廉、易于制備等特點，

2、被視作大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的一種有效途徑。然而在該方法中，氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)的還原過程依然面臨著許多問題，包括有毒試劑的使用和極高的還原溫度等。因此，發(fā)展一種簡單綠色且條件溫和的氧化石墨烯還原方法顯得尤為重要。
　　為了解決這個問題，本文聚焦于在超薄鈀(Pd)納米片輔助下的GO氫氣還原的方法開發(fā)，研究內(nèi)容包含以下三個方面:(1)GO在Pd輔助下實現(xiàn)低溫低壓氫氣中的還原;(2)GO在Pd輔助下實現(xiàn)室溫低壓氫

3、氣和近紅外光照射共同作用下的還原;(3)探究兩種還原方法的應(yīng)用潛力。主要研究結(jié)果概括如下:
　　第一章，簡要地總結(jié)了石墨烯合成以及GO還原的研究進(jìn)展，并基于相關(guān)的研究背景，闡明本文的研究意義和研究內(nèi)容。
　　第二章，我們成功地發(fā)展了一種在溫和條件下高效還原GO的方法。該法通過將GO與超薄Pd納米片混合抽濾成膜，再于0.3M Pa氫氣60℃的條件下還原，可以得到電導(dǎo)率高達(dá)10900 S·m-1的石墨烯膜狀材料。然后通過對照實驗

4、，優(yōu)化了GO/Pd的比例、氫氣壓力、還原溫度，以及還原時間，得到了最適宜的還原條件。此外，我們也探討了基于氫溢流機制的還原過程。
　　第三章，基于超薄Pd納米片獨特的光熱性質(zhì)，當(dāng)引入近紅外光照射時，GO在Pd輔助下于0.3MPa氫氣中的還原溫度可進(jìn)一步降至室溫。在優(yōu)化了氫氣壓力和照射時間后，石墨烯膜狀材料顯示出了高達(dá)11200S·m-1的電導(dǎo)率，而該結(jié)果要優(yōu)于已有的許多報道。
　　第四章，基于我們發(fā)展的還原方法具有還原條件溫