基于溶胶—凝胶法的石墨烯复合材料合成与光催化分解

基于混凝土材料的氧化石墨烯复合材料性能研究一、引言混凝土是一种常见的建筑材料，在建筑、道路、桥梁等领域得到广泛应用。

然而，由于混凝土的低强度、易开裂等缺陷，其耐久性和使用寿命受到了很大的限制。

因此，研究如何改善混凝土材料的性能已成为一个重要的课题。

氧化石墨烯是一种新型的纳米材料，具有优异的力学性能、导电性和热稳定性等特点，被广泛应用于各种领域。

将氧化石墨烯与混凝土材料复合，可以提高混凝土材料的力学性能、耐久性以及其他特性。

因此，本文将从氧化石墨烯复合材料的制备方法、性能表征以及应用等方面进行详细研究。

二、制备方法氧化石墨烯复合材料的制备方法有多种，包括机械混合法、化学还原法、溶胶凝胶法等。

其中，溶胶凝胶法是目前最常用的方法之一，其制备流程主要包括以下几个步骤：1. 溶液制备：将氧化石墨烯分散在溶剂中，通常使用的溶剂为水或有机溶剂。

在将氧化石墨烯分散在溶剂中的过程中，通常需要加入表面活性剂或分散剂，以增加分散度。

2. 混合：将混合剂（如硅酸酯、钙基化合物等）与溶液混合，形成氧化石墨烯复合材料的前驱体。

3. 凝胶：将前驱体放置在恒温恒湿的环境中，使其逐渐形成凝胶。

在凝胶的形成过程中，氧化石墨烯与混凝土材料形成了紧密的复合结构。

4. 热处理：将凝胶进行热处理，使其形成氧化石墨烯复合材料。

三、性能表征氧化石墨烯复合材料的性能表征主要包括力学性能、微观结构以及导电性等方面。

1. 力学性能：氧化石墨烯复合材料的力学性能是其最重要的表征之一。

通过拉伸实验、压缩实验等方法可以测试其力学性能。

研究表明，氧化石墨烯的加入可以显著提高混凝土的强度和韧性。

2. 微观结构：扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等技术可以用于研究氧化石墨烯复合材料的微观结构。

研究表明，氧化石墨烯与混凝土材料形成了紧密的复合结构，可以有效地防止混凝土的开裂。

3. 导电性：氧化石墨烯具有优异的导电性能，将其与混凝土复合，可以显著提高混凝土的导电性能。

《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步和人类对环保问题的日益关注，光催化技术作为新兴的绿色技术领域受到了广泛的关注。

纳米TiO2复合材料作为一种高效的光催化剂，具有广泛的应用前景。

本文旨在研究纳米TiO2复合材料的制备方法及其光催化性能，为实际应用提供理论依据。

二、文献综述纳米TiO2复合材料因其独特的物理和化学性质，在光催化领域具有广泛的应用。

其制备方法、性能及应用已成为研究热点。

目前，制备纳米TiO2复合材料的方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法等。

其中，溶胶-凝胶法因其操作简便、制备条件温和等优点备受关注。

而光催化性能的研究主要关注其对有机污染物的降解、抗菌性能及自清洁等方面的应用。

三、实验方法（一）实验材料实验中所需材料主要包括TiO2纳米粉体、表面活性剂、溶剂等。

所有材料均需符合实验要求，保证实验结果的准确性。

（二）制备方法本文采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2复合材料。

具体步骤包括：将TiO2纳米粉体与表面活性剂混合，加入溶剂进行搅拌，形成溶胶；然后进行凝胶化处理，得到凝胶；最后进行热处理，得到纳米TiO2复合材料。

（三）性能测试本实验通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的纳米TiO2复合材料进行表征。

同时，通过光催化实验测试其光催化性能，以降解有机污染物为评价指标。

四、实验结果与分析（一）表征结果通过XRD、SEM和TEM等手段对制备的纳米TiO2复合材料进行表征。

结果表明，制备的纳米TiO2复合材料具有较高的结晶度和良好的分散性。

（二）光催化性能测试结果以降解有机污染物为评价指标，对制备的纳米TiO2复合材料进行光催化性能测试。

结果表明，该材料具有优异的光催化性能，能够有效降解有机污染物。

此外，我们还研究了不同制备条件对光催化性能的影响，为优化制备工艺提供依据。

五、讨论本实验研究了纳米TiO2复合材料的制备方法及其光催化性能。

石墨烯复合材料的制备、性能与应用摘要：纳米科学技术是当今社会科学中一个重要的研究话题。

它是现代科学技术的重要内容，也是未来技术的主流。

是基础研究与应用探索紧密联系的新兴高尖端科学技术。

石墨烯具有独特的结构和优异的电学、热学、力学等性能,自从2004年被成功制备出来,一直是全世界范围内的一个研究热点。

由于石墨烯具有巨大的表面体积比和独特的高导电性等特性,石墨烯及其复合材料在电化学领域中有着诱人的应用前景,因此,石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的研究是石墨烯材料研究的一个重要领域。

综述了石墨烯与石墨烯复合材料的制备及其在超级电容器、锂离子电池、太阳能电池、燃料电池等电化学领域中应用的研究现状,展望了石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的未来发展前景。

关键词;复合材料纳米材料石墨烯正文;一，石墨烯复合材料的制备石墨烯是2004年才被发现的一种新型二维平面复合材料，其特殊的单原子层决定了它具有丰富而新奇的物理性质。

研究表明，石墨烯具有优良的电学性质，力学性能及可加工性。

石墨烯复合材料的制备是石墨烯研究领域的一个重要的课题，如何简单，快速，绿色地制备其复合材料，而又采用化学分散法大量制备氧化石墨烯,并采用直接共混法制备氧化石墨烯/酚醛树脂纳米复合材料。

通过AFM、SEM、FT-IR、TG等对其进行表征,结果表明,氧化石墨烯完全剥离,并在基体中分散均匀,而且两者界面相容性好,提高了复合材料的热稳定性。

通过高温热处理使复合材料薄膜在兼顾形貌的同时实现导电,当氧化石墨烯含量为2%(质量分数)时,其导电率为96.23S/cm。

采用原位乳液聚合和化学还原法制备了石墨烯和聚丙乙烯的复合材料。

研究表明PS微球通过公家方式连接到石墨烯的表面。

通过PS微球修饰后的石墨烯在氯仿中变现良好的分散性。

制备的复合材料具有优良的导电性，同时PS的玻璃化温度的热稳定性得到了提高。

本研究所提出的方法具有环境友好高效的特点，渴望被采用到其他聚合物和化合物来修饰石墨烯。

几种石墨烯复合材料制备方法及催化应用介绍
石墨烯具有独特的热、电和光学性能，并以高的比表面积性能，使其非常适于用作复合材料的理想载体。

目前，石墨烯基复合材料广泛应用于传感器、新能源、光催化、电容器、生物材料等领域，特别是在在光催化和电催化领域，具有广阔应用前景。

下面小编介绍石墨烯复合材料在催化领域应用。

 一、石墨烯/TiO2复合材料
 1、石墨烯/TiO2复合材料光催化性能
 石墨烯作为TiO2光催化材料的载体，不仅可以提高催化材料的比表面积和吸附性能，还能够抑制TiO2内部光生载流子的复合，降低了电子-空穴对的重组率，从而促进TiO2的光催化性能，提高其利用效率，因此制备TiO2/石墨烯复合材料可以进一步提高材料的光催化活性。

 石墨烯/TiO2复合材料光催化机理示意图
 2、石墨烯/TiO2复合材料制备方法
 目前，石墨烯/TiO2复合材料的制备方法主要有溶胶-凝胶法和水热法等。

两种方法对于石墨烯的前体准备都是通过Hummers法得到氧化石墨烯，然后通过还原手段一步法得到还原氧化石墨烯/TiO2复合材料。

 左图：石墨烯结构示意图；右图：氧化石墨烯结构示意图
 （1）溶胶-凝胶法
 溶胶-凝胶法通常是将钛的前体与氧化石墨烯溶液混合并搅拌均匀，氧化石墨烯通过氢键作用力与钛的前体结合并发生缩合、聚合反应最终形成具有Ti-O-Ti三维网络结构的凝胶，然后经过干燥、焙烧、研磨得到石墨烯。

石墨烯薄膜的制备方法及应用石墨烯是一种二维碳材料,具有强大的物理和化学性质,在许多领域都有广泛的应用前景。

其中,石墨烯薄膜的制备方法是一个重要的研究方向。

本文将介绍石墨烯薄膜的制备方法及其应用。

一、石墨烯薄膜的制备方法石墨烯薄膜的制备方法有多种,以下是其中几种常见的方法。

1. 物理法物理法制备石墨烯薄膜的主要步骤包括将石墨烯粉和氧化铜、氢氧化钠等反应物混合,通过加热和压融的方式生成石墨烯薄膜。

这种方法制备的石墨烯薄膜质量较高,但成本较高。

2. 化学法化学法制备石墨烯薄膜的主要步骤包括将石墨烯粉和氧化铜、氯化锌等反应物混合,通过溶剂化、溶胶-凝胶法等方法将石墨烯制成薄膜。

这种方法制备的石墨烯薄膜质量较差,但成本相对较低。

3. 电弧法电弧法制备石墨烯薄膜的主要步骤包括将石墨烯粉和溶剂混合,通过电弧加热的方式生成石墨烯薄膜。

这种方法制备的石墨烯薄膜厚度较大,但质量较好。

4. 光刻法光刻法制备石墨烯薄膜的主要步骤包括将石墨烯粉和光敏剂混合,通过曝光和显影的方法将石墨烯制成薄膜。

这种方法制备的石墨烯薄膜具有较好的导电和光学性能。

二、石墨烯薄膜的应用石墨烯薄膜具有许多优异的物理和化学性质,在许多领域都有广泛的应用前景。

以下是一些常见的应用。

1. 导电材料石墨烯薄膜具有良好的导电性能,可用于制备导电材料。

例如,在电池领域,将石墨烯薄膜用作电极材料,可以提高电池的导电性能和能量密度。

2. 光学材料石墨烯薄膜具有良好的光学性能,可用于制备光学材料。

例如,在显示器领域,将石墨烯薄膜用作光催化显示器,可以实现透明、节能和柔性的显示器。

3. 传感器材料石墨烯薄膜具有良好的传感性能,可用于制备传感器材料。

例如,在气体传感器领域,将石墨烯薄膜用作气体传感电极,可以实现高精度的气体传感。

4. 电子封装材料石墨烯薄膜具有良好的电子封装性能,可用于制备电子封装材料。

例如,在电子器件领域,将石墨烯薄膜用作封装材料,可以提高器件的稳定性和可靠性。

有机无机纳米复合材料的合成及性能表征纳米材料的出现和应用，是人类材料科学领域的一次伟大革命。

其中有机无机纳米复合材料因其优异的性能备受关注。

本文将介绍有机无机纳米复合材料的合成方法及其性能表征。

一、有机无机纳米复合材料的合成方法1. 溶胶-凝胶法溶胶凝胶法是合成无机有机纳米复合材料最重要的方法之一。

这种方法利用无机某些物质，例如硅酸三乙酯、钛酸酯等，在溶剂中制备出乳状溶胶，然后通过退火、焙烧等处理方式，最终获得相关纳米复合材料。

溶胶凝胶方法具有操作简便、成本低廉、制备周期短等优点。

2. 真空旋转涂布法真空旋转涂布法（VAC method）是复合材料制备的一种快速、简单、成本低廉的方法。

该方法利用真空吸附技术将有机材料温度控制在50~200℃，然后通过旋转混合的方式制备出有机无机复合薄膜。

VAC方法对于制备微纳米薄膜有很好的应用价值。

3. 热解法热解法是一种高温方式制备无机有机纳米复合材料。

通常采用两步加工，首先在常温下将有机物质与无机物质在某些溶剂中混合，形成溶胶。

然后在高温条件下热解，得到有机无机复合材料。

这种方法制备出的纳米复合材料晶体纯度高，晶粒大小均匀，但需要较高的制备技术。

4. 电沉积法电沉积法基于电化学原理设计的一种制备纳米复合材料的方法。

在外加电场作用下，金属离子在电极表面还原，同时有机分子在电场下定向积聚形成有机无机复合材料。

电沉积法可以制备出非常规形态的有机无机纳米复合材料，并且具有高度的可控性。

二、有机无机纳米复合材料的性能表征1. 感光性能如何增强复合材料的感光性能是当前研究的热点之一。

有机无机纳米复合材料具有较高的紫外吸收能力，同时对于光子的感应性能也比较高，还可以通过分子工程等方法进行增强。

这种材料可以被用作开关、存储、感测器等领域。

2. 光催化性能有机无机纳米复合材料的催化性能也受到了广泛的研究。

复合材料的光催化性能主要由金属氧化物、活性小分子、有机分子等组成，其中的能带结构和光吸收特性会影响催化反应。

La2Ti2O7及其复合材料的合成及光催化性能的研究La2Ti2O7是一种具有良好催化性能的钙钛矿型氧化物材料，近年来备受关注。

它具有良好的光催化活性、热稳定性和光学性能，因此在环境净化、光电催化和光催化水分解等领域有着广泛的应用前景。

La2Ti2O7的制备主要有固相法、溶胶-凝胶法和水热法等。

其中，在固相法中，La2O3和TiO2按照一定的摩尔比例混合，然后在高温下进行退火处理，最终得到La2Ti2O7。

溶胶-凝胶法则是通过将金属盐或金属有机化合物与有机物混合，然后进行水热处理和焙烧，制备出La2Ti2O7。

水热法则是通过将La(NO3)3和TiCl4等金属盐溶液进行水热反应，得到La2Ti2O7。

这些方法制备简单，操作灵活，相应地，不同方法制备得到的La2Ti2O7材料的晶型和形貌也有所不同。

研究表明，La2Ti2O7的光催化性能与其结构、晶粒尺寸、表面缺陷等因素密切相关。

La2Ti2O7具有近带隙的光电催化活性，其光谱范围主要在紫外线到可见光区域。

通过改变La2Ti2O7的成分和结构，可以调控其光催化活性。

例如，引入其他金属元素形成复合材料，可以提高光催化活性。

一些研究表明，改变La2Ti2O7中的Ti离子含量，有助于提高光催化性能。

此外，表面修饰也是提高光催化活性的重要途径。

通过在La2Ti2O7表面修饰稀土元素、贵金属或半导体量子点等材料，可改变其表面电子结构，从而提高光催化活性。

除了La2Ti2O7的自身光催化性能外，还可以与其他材料形成复合材料，以提高其光催化活性。

常见的复合材料包括La2Ti2O7和二氧化硅、La2Ti2O7和石墨烯等。

这些复合材料具有较大的比表面积和丰富的缺陷位点，有利于光催化反应的进行。

同时，复合材料也能够提供更多的光吸收活性位点和电子传输通道，提高光催化反应的效率。

光催化性能的研究主要通过一些基于目标反应的评价方法进行，如光催化降解有机物、光催化还原CO2等。

05140功滋讨科2021年第5期(52)卷文章编号：1001-9731(2021)05-05140-05ZnO-石墨烯复合材料的制备及其光催化降解性能研究李林枝（吕梁学院化学化工系，山西吕梁033000）摘要：采用溶剂热法，制备了一系列不同还原氧化石墨烯（RGO）含量（0,2%,4%,6%和8%（质量分数））的ZnO-石墨烯复合材料。

通过XRD.SEM.PL等方法对复合材料样品进行了表征。

结果表明，所有掺杂RGO的复合材料样品均没有改变ZnO的结构；纯ZnO样品为圆球状颗粒，晶粒尺寸约为40nm,掺入RGO后，样品的晶粒尺寸出现了不均匀现象，并且随着RGO含量的增加,复合材料样品的团聚逐渐加大；所有复合材料的发射峰都在373nm附近，随着RGO掺量的增加，复合材料的本征发射峰的强度呈现先降低后升高的趋势；RGO的引入可以提高复合材料在可见光区域的吸收，并且吸收峰有轻微红移的趋势；随着RGO掺量的增加，复合材料的光催化性能呈现出先升高后降低的趋势，当RGO含量为6%（质量分数）时，复合材料的光催化性能最佳，降解率和反应速率常数分别达到71.97%,0.017mirT1。

关键词：ZnO；石墨烯；复合材料；光催化；吸收光谱中图分类号：））613.71；TQ426.6文献标识码:A DOI：10.3969/.issn.100-9731.2021.05.0210引言随着工业社会的进步，环境污染已经成为了制约我国发展的主要问题,目前废水处理是影响最为广泛的问题，对于废水处理，常用的手段就是光催化［4］。

光催化是指半导体材料在紫外及可见光照射下，将光能转化为化学能，并促进有机物的合成与分解。

金属氧化物常常被作为光催化剂，在众多光催化剂中，ZnO 凭借其宽禁带（3.3〜3.4eV）、较高的激子结合能和优异的常温发光性能等成为了光催化降解水污染的核心研究方向［-10］。

但同时ZnO在催化中也存在一些缺点，例如:ZnO仅对紫外光（＜400mm）有较强吸收,对可见光区域的吸收利用率较低、Zn（）的电子-空穴复合概率较高，复合速率较快：1115］,这些问题都严重制约了ZnO在光催化中的应用。

基于溶胶—凝胶法的石墨烯复合材料合成与光催化分解通过改性溶胶-凝胶法，制备出石墨烯光催化复合材料。

在实验方法与设计上，首先设计吸附-光催化活性实验，然后选出光催化活性最高的石墨烯复合材料，在气相光催化反应器中设计模拟环境，最后实施O3光催化降解实验。

最终的实验结果得出，本次提取使用的TiO2石墨烯复合光催化材料，它用于O3光催化降解中，在短时间内效率最高，显著优于其他类TiO2材料。

1 实验概括石墨烯作为一种单原子层的二维平面纳米材料，具有大比表面积，优异的电学和力学性能。

广泛应用于工业各生产领域，例如在太阳能电池生产、传感和催化等领域。

关于石墨烯复合材料的合成与光催化分解，在以往的实验研究中，大多使用的是TiO2光催化剂，其效果相对较好，且化学性质稳定，是该研究领域公认的催化材料之一。

不过，二氧化钛也存在一些问题，由于是宽带隙半导体材料，光生电子和空穴复合比较快，因此，它光催化活性也相对较低。

此外，还存在比表面积小的问题。

对此，本次实验设计，以自制氧化石墨烯、钛酸丁酯作为主要的原料，专门采用溶胶-凝胶法来制备TiO2-氧化石墨烯复合材料。

在气相光催化反应器模拟环境设计中，以活性艳红X-3B溶液作为模拟废水。

2 实验设计本次采用的溶解凝胶法，具体就是指用含高化学活性组分的化合物前驱体，在液相环境下将试剂原料均匀混合，借助水解、缩合等相应化学反应操作，使这些复合原料在溶液内慢慢形成稳定的透明溶胶体系。

本实验使用的试剂和仪器设备，包括钛酸丁酯、天然石墨、浓硫酸、高锰酸钾、30%过氧化氢、无水乙醇、盐酸。

实验过程中使用的水为自制的二次蒸馏水。

此外，选用的实验仪器有，JEM-2010型透射电镜、TU-1810型紫外可见分光光度计、85-1型恒温磁力搅拌器、80-2型离心沉淀机、SB25-12DT型的超声清洗器。

采用溶胶-凝胶法来制备氧化石墨，制备出不同C理论质量比的TiO2-Gn复合光催化试剂。

需要注意的是，将准备好的天然石墨与硝酸钠按照规定好的比例来配制，质量比为1：1，然后再100ml容量的浓硫酸中混合均匀，均匀后溶液的温度控制在10℃以内，让其反应30min。