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《中国科学技术大学》 2011年
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功能化石墨烯纳米材料的合成与应用

程金生  
【摘要】:石墨烯(Graphene)以其独特的电学、机械学及热学性质,开创了广阔的应用领域,吸引了越来越多的关注。通过对石墨烯进行功能化改性,制备出修饰后的石墨烯纳米材料,可最大程度上保留石墨烯本征属性,并通过功能化引入其它一些有意义的特性。深入研究将获得一系列性能更为优异的新型石墨烯功能材料,并从科学及技术上为实现该类材料的实际应用奠定基础。 本研究就如何实现石墨烯功能化,实现何种形式功能化,功能化后的石墨烯纳米复合材料在电学及催化等领域中的应用等方面进行了详细的阐释,并重点围绕石墨烯功能化材料的便捷、高效制备及功能化石墨烯材料在电学及催化等领域中的应用等两方面开展了详细研究: 1.功能化石墨烯纳米材料的便捷、高效制备 我们通过一步法便捷制备了锗纳米颗粒/石墨烯纳米复合材料,也通过温和的乙二醇还原法成功制备了钯纳米颗粒/壳聚糖修饰的石墨烯纳米复合材料,还设计制备了钯纳米颗粒/石墨烯氧化物纳米复合材料及具有生物相容性及超大比表面的的三维石墨烯介孔材料等。此外,我们在微波辅助条件下,直接从石墨出发,高效剥离出大尺寸石墨烯(尺寸可达4微米),且最大程度保留石墨烯本征性质,有望应用于生物传感及纳米器件等多个领域。 2.功能化石墨烯纳米材料在电学及催化中的应用 我们成功将锗纳米颗粒/石墨烯纳米复合材料作为负极材料应用于锂电池研究中,该材料可循环15圈以上。而钯纳米颗粒/壳聚糖修饰的石墨烯纳米复合材料可成功催化炔烃的环三聚反应,催化剂可循环使用3次。钯纳米颗粒/石墨烯氧化物纳米复合材料则可高效催化芳基卤代物的Ullmann反应。催化剂可循环使用5次。此外,我们还设计制备了具有生物相容性的三维石墨烯介孔材料并成功用于偶氮染料活性黑的脱除等。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB383.1

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