摘要
石墨烯为单原子层厚二维材料，其电子、光学、热学和力学性能优异且具有大的比表面积，因而在电化学、催化、透明导电薄膜、超级电容器、场效应晶体管、金属离子电池、太阳能电池、氢气存储介质、生物传感器、复合材料等领域具有潜在的应用前景。基于石墨烯优异的导电性能，首先制备了一种高电导率的石墨烯材料，并做如下两项工作:将石墨烯进行边缘共价有机修饰，修饰后的石墨烯材料可作为制造传感器的基础材料;将石墨烯材料与金属有机骨架(MOF)复合，并将其用于催化还原CO2。 在石墨烯的多种制备方法中，选用氧化-还原法制备，该法即可以保留石墨烯上的某些官能团又可以获得较高的电导率。采用改进Hummers法，不引入硝酸钠，以高锰酸钾与石墨粉质量比9∶1为原料，浓硫酸为溶剂更安全高效地制备氧化石墨烯(GO)，避免高温氧化时大量破坏石墨的面内共轭结构。采用氢碘酸法、氢碘酸乙醇法、氢碘酸乙酸法三种途径来制备还原氧化石墨烯(rGO)，比较发现氢碘酸乙酸还原法是温和高效的还原策略，即在一定量醋酸及55％的氢碘酸的混合液中，氧化石墨烯粉末在40℃下还原1d，其电导率达14600S/m，高于其它两种还原体系。通过改进的氧化还原条件，制备了仅边缘留存含氧官能团，面内共轭结构几乎无破坏的石墨烯。 对制备产物rGO进行边缘修饰工作时，发现rGO在邻二氯苯中经过超声能够很好地分散，其后用含溴修饰剂1-(2-溴乙氧基)-4-硝基苯，亚硝酸异戊酯为原料，利用重氮化反应对rGO进行了边缘有机修饰，引入了可作为反应位点的溴原子。 进行rGO与MOF复合材料制备时，采用四氯化锆、4，4'-二苯乙烯二羧酸(H2L)、rGO为原料，经溶剂热法一步制备rGO与MOF复合物，将其命名为rGO/Zr-MOF。对复合物进行固体紫外测试及瞬态光电流测试发现了电流产生的可能性，进行对CO2的光催化还原实验及对比实验，发现复合物与纯MOF相比，可实现CO2的还原，是石墨烯光吸收性能及优良导电性及MOF催化性能共同作用的结果。
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