纳米材料的设计、合成及利用在能源高效利用和环境保护领域具有良好的应用前景。在众多纳米材料体系中,贵金属纳米结构因独特的光电性能、易改性、良好的生物相容性和催化性能,使得其在催化、传感器、表面增强拉曼光谱等领域有许多潜在的应用。金纳米粒子(Au NPs)能够高效催化氮氧化物还原、硝基苯酚还原和有机合成等反应过程,其催化性能与它们的尺寸、形貌和分散度直接相关。由于范德华力和高表面能,在溶液中Au NPs容易发生不可逆聚集,且使催化活性大幅降低。氧化石墨烯(GO)材料具有大比表面积、优良的负载能力和对纳米粒子高容纳力,是分散和稳定金属纳米颗粒良好载体,而且氧化石墨烯纳米片对反应过程中体积的变化有很强的适应能力,在负载Au NPs方面显示出独特优势。Au NPs和GO复合,两组分间的强协同作用,可提高催化性能,同时,两者之间的强共价界面也能显著降低催化剂的毒性。(1)采用超声辅助原位种子介导法,在氧化石墨烯纳米片表面合成球形的金纳米粒子,并以此为种子,在生长液中合成二维“骨头”形金纳米片/氧化石墨烯复合材料。对复合材料的形貌、组成和结构进行了分析表征,结果表明,该方法制备的纳米金为“骨头”状、二维纳米片;尺寸均匀,长径比在1.6左右,在氧化石墨烯纳米片上分散均匀;XRD分析表明金纳米片是面心立方体结构;Raman和XPS图谱表明在金纳米片的生长过程中消耗了大量氧化石墨烯表面的含氧基团,两者之间形成了共价化学健。(2)以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂,以抗坏血酸(AA)为弱还原剂,采用银辅助种子介导法合成了“蚕茧”形金纳米粒子/氧化石墨烯复合材料,SEM、TEM结果显示,前者在氧化石墨烯表面合成了长径比在1.3-1.6之间的均匀“蚕茧”形纳米粒子;Raman图谱分析显示,D峰明显下降,缺陷减少,金离子与氧化石墨烯纳米片被同时还原;XPS分析表明复合材料表面含有Au(0),且含氧官能团明显减少,同样,两者之间形成了共价化学键。(3)以催化4-硝基苯酚(4-NP)还原反应来评价复合材料催化性能,结果表明两种复合材料都有良好的催化活性,二维“骨头”形金纳米片/氧化石墨烯复合材料能够在10 min内完成催化降解过程,催化速率常数为0.0896 mmol/L·min,且在6个循环内重复使用性能比较稳定;而“蚕茧”形纳米金/氧化石墨烯在10 min内并不能完全降解,催化速率常数为0.0808 mmol/L·min,前者的催化活性更高。图[28]表[8]参[102]