1、石墨烯材料由于其優(yōu)越的電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，及其獨特的二維結(jié)構(gòu)和大的比表面積，得到了物理、化學(xué)、生物和材料等領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。本文在介紹石墨烯及其無機納米復(fù)合物的研究現(xiàn)狀、合成、應(yīng)用和發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究了多種基于石墨烯材料的合成方法、反應(yīng)機理、尺寸形貌、磁學(xué)性質(zhì)等等，并將其應(yīng)用于催化、吸附和鋰離子電池等領(lǐng)域中。具體如下:
　　 1.介紹了一種以長鏈甲胺(—)十二胺(DDA)作為相轉(zhuǎn)移劑，將氧化石墨烯(GO)從水相轉(zhuǎn)

2、移到有機相中的簡單方法。通過該方法，GO納米片可以通過形成非共價鍵的DDA-GO，而從水相方便快速的轉(zhuǎn)移到環(huán)己烷、石油醚、煤油、甲苯、四氯化碳等各種低極性有機溶劑中。同時通過DDA-GO膠束的形成和破壞，可以實現(xiàn)GO在水相和有機相之間的可逆相轉(zhuǎn)移。我們發(fā)現(xiàn)乙醇在相轉(zhuǎn)移過程中起到了重要作用，而其它實驗參數(shù)如pH值和GO的濃度在很大范圍內(nèi)對于相轉(zhuǎn)移效率沒有明顯的影響?；趯嶒炗^察，我們提出了相轉(zhuǎn)移的詳細機理。根據(jù)該相轉(zhuǎn)移技術(shù)，我們提出了一種

3、在低極性有機溶劑中，合成各種基于石墨烯的金屬和合金復(fù)合物的簡單有效的方法。
　　 2.通過共還原途徑首次在石墨烯上原位生長NixCo100-x(x=0、25、50、75、100)納米粒子，我們利用XRD、EDS、XPS、ICP-OES和TEM對所得產(chǎn)物進行表征。我們發(fā)現(xiàn)石墨烯可以有效的阻止NixCo100-x納米粒子的聚集。石墨烯片上NixCo100-x納米粒子的尺寸和形貌隨著Ni∶Co原子比的變化而變化。我們分別在溫度為300

4、 K和1.8 K研究了RGO-NixCo100-x復(fù)合物的磁學(xué)性質(zhì)。研究表明復(fù)合物呈鐵磁性，并顯示出依賴于成分的磁學(xué)性質(zhì)。而且該復(fù)合物顯示出高于單獨NixCo100-x的催化NaBH4還原4-硝基苯酚的性能。其中RGO-Ni25Co75的催化活性最高。該一般而簡單的共還原途徑可以被延伸到在石墨烯納米片上合成具有各種形貌和功能的其它合金納米結(jié)構(gòu)中。
　　 3.通過在GO的乙二醇分散液中用水合肼還原Fe2+和Ni2+在石墨烯納米片上

5、均勻生長FeNi合金納米花，所得產(chǎn)物用XRD、Raman、EDS、ICP-OES和TEM進行表征。結(jié)果表明石墨烯片上FeNi合金納米粒子的形貌、尺寸和成分可以通過調(diào)節(jié)合成參數(shù)例如濃度和金屬離子的摩爾比得以控制。通過對所得復(fù)合物進行定向流動自組裝，我們得到了基于石墨烯的磁性薄膜。所得石墨烯-FeNi復(fù)合物具有軟磁性，并顯示出有趣的依賴于形貌和成分的磁學(xué)性質(zhì)。
　　 4.以GO和金屬離子（Fe3+和M2+）為原料通過溶劑熱法合成了石

6、墨烯負載的鐵酸鹽（MFe2O4，M=Mn、Zn、Co和Ni）復(fù)合物。我們利用XRD、Raman光譜、FESEM、EDS、TEM和VSM對所得復(fù)合物進行表征。結(jié)果顯示單分散性、均一尺寸的MFe2O4微球均勻的負載在石墨烯片上。我們研究了金屬離子濃度對于復(fù)合物形貌的影響。所得復(fù)合物具有相當(dāng)大的飽和磁化強度，低的剩磁和矯頑力。更重要的是，所得復(fù)合物是除去染料污染物的有效吸附劑。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)復(fù)合物濃度為0.6 g/L，染料濃度為5 mg/L時，超

7、過92％的羅丹明B(RhB)和100％亞甲基藍(MB)可以在2 min內(nèi)被除去。此外，所得復(fù)合物也顯示出高的光催化活性。由于復(fù)合物高的飽和磁化率，復(fù)合物可以簡單進行磁鐵分離。該研究為廢水去污提供了有效的分離平臺。
　　 5.我們利用簡單的溶劑熱法合成了Fe2O3納米紡錘體與皺褶的石墨烯相結(jié)合的納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料作為鋰離子電池正極材料顯示出優(yōu)良的電化學(xué)性能。它在電流密度為100 mA/g(0.1 C)下，在100次循環(huán)后仍顯

8、示出高達969 mAh/g的可逆儲鋰容量。而且其在高電流密度5C循環(huán)100次后的可逆儲鋰容量仍高達336 mAh/g。該RGO-Fe2O3復(fù)合物的循環(huán)性能和可逆儲鋰容量要比單獨的Fe2O3納米紡錘體，單獨的石墨烯以及以前報道過的RGO-Fe2O3復(fù)合物要好。我們認為儲鋰性能的增強主要是因為皺褶石墨烯的存在，其在復(fù)合物中起到了有效體積緩沖材料和電子傳遞導(dǎo)體的作用。這里所述的方法也可以推廣到制備具有各種應(yīng)用價值基于皺褶石墨烯的復(fù)合材料。

9、r>　　 6.我們用微波法加熱相應(yīng)的金屬鹽、硫粉和剝離的氧化石墨的乙二醇混合液，得到了在石墨烯片上均勻分散硫化物納米粒子的RGO-硫化物(ZnS、CdS、Ag2S和Cu2S)納米復(fù)合材料。該法基于同時生長金屬硫化物納米粒子和還原GO從而在石墨烯上原位形成無積聚的金屬硫化物納米粒子。乙二醇同時起到了溶劑、微波吸收劑和還原劑的作用。所合成的產(chǎn)物通過XRD、EDS、TEM進行表征。我們也研究了合成參數(shù)例如反應(yīng)物的濃度對于在硫化物納米粒子在石