石墨烯基无机纳米复合体的制备与性能研究

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石墨烯具有高的比表面积、优良的导电导热性能、以及良好的力学和磁学性质,从而成为人们研究的热点;磁性纳米材料由于具有优良的物理性能,在电磁波吸收材料方面的潜在应用引起了人们的研究兴趣。本论文的研究内容主要包括石墨烯(GN)的制备、稳定化;面心立方密堆积金属镍(c-Ni)和六方堆积金属镍(h-Ni)的制备、“一锅法”制备立方和六方相金属镍与石墨烯复合体;不同形貌铁酸铋微纳结构的可控制备。通过XRD、FT-IR、SEM、TEM、CHN元素分析和微波矢量网络分析仪等测试手段对产物的结构、形貌和性质进行表征与分析。主要内容如下:  1.采用改进的:Hummers方法成功制备了氧化石墨(GO),并将其还原。在不加任何试剂的情况下,在水溶液中用NaBH4进行初步还原,然后于180。C浓硫酸中回流3h,所得产物为鳞片状,很难再分散于其他任何溶剂中。如果在GO的还原过程加入聚苯胺,所得聚苯胺修饰的石墨烯:P-GN干燥后仍然可以分散于甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、四甲基氢氧化铵、NaOH水溶液中。  2.采用金属有机络合物热分解法制备出粒径均匀且分散性较好的六方相金属镍(h.Ni)纳米粒子和立方相金属镍(c-Ni)纳米球和花状纳米结构。用N-甲基呲咯烷酮做溶剂,在其沸点202。C进行反应时,得到直径在lO-20 nm粒子组成的花状c-Ni二次粒子;用2-吡咯烷酮做溶剂,在202。C进行反应,得到直径在100 nm左右的c-Ni纳米球;用2-吡咯烷酮做溶剂,在其沸点245。C进行反应时,得到直径在3 nm左右的h-Ni纳米颗粒。在金属镍的制备过程中加入GO,XRD、FT-IR、HRTEM和Raman光谱表明在此过程中氧化石墨已经被还原为石墨烯且与Ni纳米粒子结合,表明采用“一锅法”成功制备出镍与石墨烯的复合体。电磁波吸收性能测试表明,与相应的镍单体纳米粒子相比,由于石墨烯的引入,三种镍-石墨烯纳米复合体的吸波性能均有不同程度的提高。  3.通过微乳液方法制备BiFeO3纳米材料的研究过程中发现,碱浓度对于产物的物相影响较大,当碱浓度较高时可以得到纯相的BiFeo3,浓度较低时得到BiOBr;随着反应时间的延长,产物的形貌有薄变厚,形貌逐渐变得规整;w值(水和十六烷基四甲基溴化铵的物质的量之比)对产物的形貌影响较大,当w值较低时,所得产物形貌为纳米带,w值较高时,可以得到圆片状的产物;前驱物的浓度较低时,所得产物的形貌较均匀。  
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