石墨烯在光催化中应用

《石墨烯氮化碳的内建电场调控及其光催化产氢性能研究》篇一摘要：随着科技的飞速发展，新型二维材料在光电催化领域展现出巨大的应用潜力。

本文以石墨烯氮化碳（g-C3N5）为研究对象，深入探讨了其内建电场的调控机制以及在光催化产氢方面的性能。

通过理论分析和实验验证，为石墨烯氮化碳在光催化领域的应用提供了新的思路和方向。

一、引言石墨烯氮化碳（g-C3N5）作为一种新型的二维材料，因其独特的电子结构和物理化学性质，在光催化领域展现出广阔的应用前景。

然而，其光催化性能受多种因素影响，其中内建电场的调控是关键之一。

本文旨在研究石墨烯氮化碳的内建电场调控方法，以及其在光催化产氢方面的性能表现。

二、石墨烯氮化碳的结构与性质石墨烯氮化碳（g-C3N5）具有类似石墨的层状结构，层内通过C-N键连接形成共轭体系。

其独特的电子结构和物理化学性质使其在光催化领域具有潜在的应用价值。

然而，其光催化性能受内建电场的影响较大，因此，调控内建电场成为提高其光催化性能的关键。

三、内建电场的调控方法1. 元素掺杂：通过引入杂质元素，如硫、磷等，改变石墨烯氮化碳的电子结构，从而调控内建电场。

2. 缺陷工程：通过控制合成过程中的条件，引入适量的缺陷，改变石墨烯氮化碳的电子传输性能，进而影响内建电场。

3. 外部电场作用：利用外部电场对石墨烯氮化碳进行电场处理，改变其内建电场的分布和强度。

四、光催化产氢性能研究1. 实验方法：采用紫外-可见光谱、光电流测试、产氢速率测定等方法，研究石墨烯氮化碳的光催化产氢性能。

2. 结果分析：通过对比不同调控方法下的光催化产氢性能，发现元素掺杂和外部电场作用能够显著提高石墨烯氮化碳的光催化产氢性能。

其中，适量的硫掺杂和适当的外部电场处理能够使光催化产氢速率提高数倍。

3. 性能优化：通过优化调控参数，如掺杂浓度、电场强度等，进一步提高了石墨烯氮化碳的光催化产氢性能。

五、结论本文通过理论分析和实验验证，研究了石墨烯氮化碳的内建电场调控方法及其在光催化产氢方面的性能表现。

石墨烯光催化降解甲醛复合材料性能的研究进展
胡洪亮;徐海博;李晶辉
【期刊名称】《化工技术与开发》
【年(卷),期】2024(53)1
【摘要】甲醛为室内常见的挥发性有机污染物之一,长期吸入会对人体造成不可逆的伤害。

光催化降解甲醛是当今净化甲醛的研究热点与市场首选,但单一的光催化剂仍存在一些问题。

石墨烯是一种新型二维碳材料,具有大比表面积、高导电率、强化学稳定性等特点,在光催化技术领域展示出良好的应用前景。

本文详细介绍了石墨烯光催化降解甲醛复合材料的机理,总结了石墨烯/光催化降解甲醛二元与三元复合材料相关性能的研究进展,分析了现存问题,对未来的发展方向进行了展望。

【总页数】7页(P79-84)
【作者】胡洪亮;徐海博;李晶辉
【作者单位】吉林建筑大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】O643.36
【相关文献】
1.石墨烯纳米复合材料合成及其在光催化氧化降解和还原制备氢能中应用的研究进展∗
2.ZnO-石墨烯复合材料光催化降解污染物研究进展
3.石墨烯/TiO2复合材料光催化降解有机污染物的研究进展
4.不同晶面TiO2负载石墨烯的制备及光催化降解甲醛性能研究
5.MOFs-石墨烯复合材料的合成及光催化降解左氧氟沙星性能研究
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第４８卷２０２０年７月第７期第１－１３页材　料　工　程ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．４８Ｊｕｌ．２０２０Ｎｏ．７ｐｐ．１－１３石墨烯光催化材料及其在环境净化领域的研究进展Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｇｒａｐｈｅｎｅｂａｓｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ杨　程，时双强，郝思嘉，褚海荣，戴圣龙（中国航发北京航空材料研究院，北京１０００９５）ＹＡＮＧＣｈｅｎｇ，ＳＨＩＳｈｕａｎｇ ｑｉａｎｇ，ＨＡＯＳｉ ｊｉａ，ＣＨＵＨａｉ ｒｏｎｇ，ＤＡＩＳｈｅｎｇ ｌｏｎｇ（ＡＥＣＣＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９５，Ｃｈｉｎａ）摘要：石墨烯作为一种导电率高、比表面积大、化学稳定性强的新型二维碳材料，在光催化技术领域显示出广阔的应用前景。

本文综述石墨烯及其复合材料在光催化领域中的研究进展。

首先介绍光催化基本原理与石墨烯的优异性能，总结石墨烯在复合光催化材料中的基本作用，即促进光生电子的传输、扩大光吸收强度和范围、提升吸附作用等。

然后介绍各种石墨烯光催化复合材料（石墨烯／无机半导体、石墨烯／有机半导体、石墨烯／金属纳米粒子）及其多种合成方法。

同时进一步阐述石墨烯光催化材料在环境净化领域中的应用，重点介绍在空气净化、水中微量污染物净化及废水处理方面的应用。

最后指出目前的石墨烯光催化材料仍然存在催化效率低、成本高、不能实现大规模生产等问题，而对其结构及制备工艺等进行优化有望改善材料性能，提高其实际应用价值。

关键词：石墨烯；光催化；环境净化犱狅犻：１０．１１８６８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ４３８１．２０１９．０００８９２中图分类号：Ｏ６４３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１ ４３８１（２０２０）０７ ０００１ １３犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｓａｎｏｖｅｌ２Ｄｃａｒｂｏｎｍａｔｅｒｉａｌｆｅａｔｕｒｉｎｇｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａａｎｄｒｅｍａｒｋａｂｌｅｃｈｅｍｉｃａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｇｒａｐｈｅｎｅｈａｓｓｈｏｗｎｉｔｓｐｒｏｍｉｓｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｒｅｃｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｇｒａｐｈｅｎｅａｌｏｎｇｗｉｔｈｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｓｐｈｏ ｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓｆｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｗａｓｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｔｈｅｅｘｃｅｐ ｔｉｏｎａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｗｅｒｅｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｒｏｌｅｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｐｌａｙｅｄｉｎｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｗｅｌｌｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｆａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｆｐｈｏｔｏｇｅ ｎｅｒａｔｅｄｅｌｅｃｔｒｏｎｓ，ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｅｘｐａｎｄｉｎｇｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｌｉｇｈｔａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ａｎｄｅｎｈａｎｃｉｎｇａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙ．Ａｖａｒｉｅｔｙｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ ｂａｓｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ（ｇｒａｐｈｅｎｅ／ｉｎｏｒｇａｎｉｃｓｅｍｉ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，ｇｒａｐｈｅｎｅ／ｏｒｇａｎｉｃｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓａｎｄｇｒａｐｈｅｎｅ／ｍｅｔａｌｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ）ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｉｒｓｙｎ ｔｈｅｓｉｚｉｎｇｒｏｕｔｅｓｗａｓｇｒｏｕｐｅｄｂｙｃａｔｅｇｏｒｉｅｓａｎｄｒｅｖｉｅｗｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ ｂａｓｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌ ｌｙ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅａｉｒｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｗａｔｅｒｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｒａｃｅｐｏｌｌｕｔａｎｔｓａｎｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔｗａｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｇｒａｐｈｅｎｅ ｂａｓｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｓｔｉｌｌｈａｖｅｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｕｃｈａｓｌｏｗｃａｔａｌｙｔｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｈｉｇｈｃｏｓｔ，ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｎｒｅａｌｉｚｉｎｇｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｓｏｏｎ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｏｔｈｅｒｐａｒａｍｅ ｔｅｒｓｉｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｉｒｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ 随着社会的发展，能源、环境等问题日益突出，一方面，人类对石油燃料的需求越来越大，由于其不可再材料工程２０２０年７月生的特性，使得人类面临着严峻的能源危机；另一方面，工业生产、日常生活产生的各种污染物肆意排放，不仅影响人类的健康，更对生态环境造成极大的破坏。

石墨烯光电特性的研究与应用随着中国科学家们在石墨烯领域的发现和研究不断深入，石墨烯作为一种新型材料，已经引起了世界范围内的广泛关注。

其中，石墨烯的光电特性更是备受关注。

本文将从石墨烯的光电特性出发，探讨其研究现状及应用前景。

一、石墨烯的光电特性石墨烯，简单来说就是由碳原子组成的二维晶体材料，在其表面和边缘都具有非常优异的光学和电学性质。

其中，石墨烯的光电特性，主要表现在以下几个方面：1. 显著的吸收和折射：石墨烯具有显著的光学吸收效应，可将光线以超过97%的效率吸收。

同时，石墨烯的相对折射率也非常明显。

2. 高透过率和透射率：石墨烯的透射率非常高，可以达到97.7%。

同时，其透过率也达到了80%以上。

由此，石墨烯的透明度可以与玻璃媲美。

3. 明显的光学非线性效应：石墨烯具有显著的光学非线性效应，可用于激光器等光学器件。

4. 热光学效应：石墨烯还具有显著的热光学效应，可用于热传输和热管理等领域。

5. 其他优异性质：石墨烯还具有优异的电学性能，例如高载流子迁移率以及超短的载流子寿命等。

通过对石墨烯的这些光电特性的研究与探索，科学家们逐渐发现了石墨烯在多个领域的广泛应用前景。

二、石墨烯光电特性的研究现状1. 石墨烯的光学吸收研究石墨烯对光的吸收效应非常显著，可以达到超过97%的效率。

石墨烯的光学吸收研究主要针对其光学学习特性进行探讨。

例如，一项研究发现，单层石墨烯对于可见光的吸收率与入射光的波长呈反比例关系。

此外，随着石墨烯层数的增加，其对光的吸收效率也会逐渐降低。

2. 石墨烯的透明性研究石墨烯的透明度极高，可与玻璃媲美。

石墨烯的透明性研究主要探讨石墨烯的透过率与其在不同波长下的透明度，以及石墨烯的光学和电学制备方法等。

3. 石墨烯的光电器件研究石墨烯的光电性能非常优异，已经被应用于多种光电器件的制备中。

例如，石墨烯被用于制造柔性纤维型光电器件等。

此外，石墨烯与其他材料的复合也被广泛研究。

4. 其他石墨烯光电特性的研究石墨烯作为一种新型材料，其光电特性还有很多有待探索的领域。

石墨烯的制备方法及发展应用概述一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列形成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，便以其独特的物理和化学性质，引发了全球范围内的研究热潮。

本文旨在全面概述石墨烯的制备方法，以及其在各个领域的发展应用。

我们将介绍石墨烯的基本结构和性质，为后续的制备方法和应用探讨提供理论基础。

接着，我们将重点阐述石墨烯的几种主要制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等，并分析各方法的优缺点。

随后，我们将深入探讨石墨烯在能源、电子、生物医学等领域的应用现状和发展前景。

我们将对石墨烯的未来研究方向进行展望，以期为其在实际应用中的进一步推广提供参考。

二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法多种多样，每一种方法都有其独特的优缺点和适用范围。

目前，石墨烯的主要制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法（CVD）、氧化还原法、碳化硅外延生长法以及液相剥离法等。

机械剥离法：这是最早用于制备石墨烯的方法，由英国科学家Geim和Novoselov在2004年首次报道。

他们使用胶带反复剥离石墨片，最终得到了单层石墨烯。

这种方法虽然简单，但产量极低，且无法控制石墨烯的尺寸和形状，因此只适用于实验室研究，不适用于大规模生产。

化学气相沉积法（CVD）：CVD法是目前工业上大规模制备石墨烯最常用的方法。

它通过高温下含碳气体在催化剂表面分解生成石墨烯。

这种方法可以制备出大面积、高质量的石墨烯，且生产效率高，成本低，因此被广泛应用于石墨烯的商业化生产。

氧化还原法：这种方法首先通过化学方法将石墨氧化成石墨氧化物，然后通过还原反应将石墨氧化物还原成石墨烯。

这种方法制备的石墨烯往往含有较多的缺陷和杂质，但其制备过程相对简单，成本较低，因此也被广泛用于石墨烯的大规模制备。

碳化硅外延生长法：这种方法通过在高温和超真空环境下加热碳化硅单晶，使硅原子从碳化硅表面升华，剩余的碳原子重组形成石墨烯。

这种方法制备的石墨烯质量高，但设备成本高，制备过程复杂，限制了其在大规模生产中的应用。

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。

石墨烯光催化
石墨烯是一种由碳元素构成的单层薄片材料，具有极高的导电性和导热性，同时也具
有很高的强度和韧性。

近年来，石墨烯在光催化领域受到越来越多的关注，其有望成为一种新型的高效光催
化材料。

光催化是利用光能使化学反应发生的一种技术，其中光源作为催化剂的替代品，通过
将能量传递给反应物，从而加速反应的速率。

石墨烯具有优异的光电导特性，能够将光能高效地吸收并将其中的能量转化为其他形
式的能量，如热能和电能。

当石墨烯和某些催化剂一起使用时，其表面的电荷转移效应也可以显著影响反应速率。

因此，石墨烯在光催化领域的应用前景非常广阔。

举例而言，目前有许多石墨烯基的光催化剂已被开发出来，并用于环境污染物的分解、二氧化碳的还原和水的分解等重要反应中。

这些反应的实现将为环境保护和能源转换等领
域带来巨大的潜力。

总之，石墨烯在光催化领域的应用正在变得越来越重要。

随着更多的研究和探索，石
墨烯有望成为一种新型的高效光催化材料，从而为环境保护和可持续发展作出贡献。

石墨烯的吸附性能在环境保护中的应用
石墨烯具有出色的吸附性能，被广泛应用于环境保护领域。

本文将重点介绍石墨烯在
水污染、空气污染和土壤污染等方面的应用。

石墨烯在水污染治理方面起到了重要的作用。

石墨烯具有高度的表面积和孔隙结构，
使其具有出色的吸附能力。

它可以吸附水中的重金属离子、有机物和微量有害物质，有效
净化水质。

石墨烯被广泛应用于废水处理中，可以高效吸附重金属离子，如铅、镉和铜等。

研究表明，石墨烯与金属离子之间通过静电作用和吸附作用结合，形成稳定的复合物，有
效去除了水中的有害物质。

石墨烯在空气污染治理中也发挥了重要的作用。

石墨烯具有优异的吸附和催化性能，
可以吸附和分解大气中的有害气体。

石墨烯基复合纳米材料被广泛研究，它能够吸附和降
解VOCs（挥发性有机化合物）和NOx（氮氧化物）等大气污染物。

石墨烯基光催化材料也
被用于净化有害气体。

石墨烯在光催化氧化反应中具有高光电化学转化效率，可以将有害
气体转化为无害物质，如二氧化碳和水。

石墨烯具有出色的吸附性能，在环境保护中的应用潜力巨大。

石墨烯在水污染治理、
空气污染治理和土壤污染修复等方面发挥着重要作用。

随着对石墨烯技术的进一步研究和
发展，相信石墨烯会在环境保护中起到更大的作用，为改善环境质量做出更大的贡献。

氧化石墨烯电极的制备与光催化应用一、引言近年来，随着全球环境问题的加剧，光催化技术备受关注。

氧化石墨烯（GO）作为一种新型光催化材料，具有较强的光吸收和光致发光作用，使其在光催化应用方面具有巨大的潜力。

本文将介绍氧化石墨烯电极的制备和光催化应用的最新研究进展。

二、氧化石墨烯的制备氧化石墨烯（GO）是碳纳米材料中的一种，它是碳原子间通过氧原子形成的氧化物。

其制备方法主要分为两种，一种是氧化石墨法，另一种是还原氧化石墨法。

1.氧化石墨法氧化石墨法是将天然石墨经过氧化剂的反应，在其表面上形成氧化物。

其主要步骤包括：先将天然石墨加入硝酸和硫酸的混合溶液中，使其发生氧化反应；然后在碱性溶液中洗涤几次，得到氧化石墨烯。

2.还原氧化石墨法还原氧化石墨法主要是将氧化石墨烯还原成石墨烯，并使其还原程度适当，得到具有优良电化学性能的材料。

其主要步骤为：将氧化石墨烯加入还原剂溶液中，并控制还原反应的温度和时间，得到还原程度为60%-80%的石墨烯材料。

三、氧化石墨烯电极的制备氧化石墨烯电极是将氧化石墨烯与导电材料混合后制成的一种电极材料。

其制备方法首先是制备氧化石墨烯，然后将氧化石墨烯与导电材料（如金属导体、碳纤维等）进行混合，再通过热压等工艺制成电极。

由于氧化石墨烯具有较高的比表面积和导电性能，因此可以大大提高电极的效能。

四、氧化石墨烯的光催化应用氧化石墨烯作为一种新兴的光催化材料，其应用前景广阔。

与传统光催化材料相比，氧化石墨烯具有以下优势：1.较高的吸光性能：氧化石墨烯本身具有较高的吸光性能，能够吸收可见光和紫外光。

2.良好的光致发光特性：当氧化石墨烯受到光照后，会产生光致发光作用，可以用来检测环境中的有害物质。

3.优良的导电性能：氧化石墨烯具有优良的导电性能，在光催化反应中可以起到很好的催化作用。

在光催化反应中，氧化石墨烯常常作为电极或者催化剂使用。

其光催化应用主要包括有机物降解、水分解制氢、人工光合成等。

其中，有机物降解是氧化石墨烯光催化的主要应用方向之一。

石墨烯光催化石墨烯是一种由碳原子组成的材料，拥有出色的电子传导性和热传导性。

它的结构由一个原子层构成，具有非常特殊的物理和化学性质。

石墨烯的应用领域非常广泛，比如电子学、光学、纳米技术等。

最近，石墨烯还被证明可以用于光催化。

光催化是一种利用光和催化剂作用产生的化学反应，可以将阳光中的能量转化为有用的化学能量。

这种技术可以用于许多领域，包括环境治理、能源利用等。

石墨烯的光催化效应是由其带有的特殊结构和化学性质导致的。

首先，石墨烯的能带结构使其能够吸收可见光和紫外光，从而帮助催化剂激发能量。

其次，石墨烯的化学反应与光线作用后能够分解污染物和制造有用的化学品。

石墨烯的光催化应用主要集中在以下几个领域：1. 污染治理：由于石墨烯的高催化效率和光敏性，它可以作为一种有效的处理水和空气污染物的催化剂。

例如，石墨烯光催化技术可以用于分解污染水中的有害有机物，从而净化水源。

此外，它还可以用于处理空气中的污染物，如揮发性有机化合物（VOC）和氮氧化物（NOx）。

2. 能源领域：石墨烯光催化技术可以用于制造并驱动光电化学反应。

这种反应可以在太阳光下将光转化为电能，从而提高了光电池的效率。

石墨烯光催化技术还可以用于制备清洁能源，如氢气和甲烷。

3. 化学合成：石墨烯光催化技术可以用于生产和制备各种化学品。

例如，它可以用于制造清洁燃料，如甲醇和丙烯酸；也可以用于合成有机合成物，如药品和光电材料。

石墨烯光催化技术的研究还处于初级阶段，但已经有了一些令人振奋的结果。

研究人员已经发现，通过改变石墨烯光催化剂的表面结构和化学性质，可以获得不同的光敏效应。

他们还发现，利用金属氧化物与石墨烯结合，可以增强遮光防晒和降低水污染的功能。

这些发现预示着石墨烯光催化技术的未来发展将会有更多的突破和创新。

除了石墨烯，其他材料也可以用于光催化。

例如，二氧化钛是一种常见的光催化剂，也被广泛应用于环境治理和能源领域。

然而，与二氧化钛相比，石墨烯具有更好的稳定性和催化效率。

激光诱导石墨烯的制备、改性与应用目录一、激光诱导石墨烯的制备 (1)1.1 化学气相沉积法 (2)1.2 激光蒸发法 (3)1.3 光电化学法 (4)1.4 其他制备方法 (5)二、激光诱导石墨烯的改性 (6)2.1 表面官能团化修饰 (7)2.2 形状调控 (8)2.3 纳米结构调控 (9)2.4 功能化修饰 (10)三、激光诱导石墨烯的应用 (11)3.1 电子器件 (12)3.2 能源领域 (13)3.3 复合材料 (14)3.4 生物医学领域 (15)3.5 其他应用领域 (17)一、激光诱导石墨烯的制备随着科学技术的不断发展，石墨烯作为一种具有广泛应用前景的新型材料，受到了越来越多的关注。

激光诱导石墨烯(LaserInduced Graphene,简称LIG)是一种通过激光诱导自组装技术制备的石墨烯薄膜。

相较于传统的化学气相沉积法(CVD)和物理气相沉积法(PVD),激光诱导石墨烯具有更高的产率、更好的晶体质量以及更低的成本，因此在石墨烯研究领域具有重要的研究价值和应用前景。

石墨烯前驱体的选择：石墨烯前驱体是激光诱导石墨烯的关键组成部分，其性质直接影响到石墨烯的性能。

目前常用的石墨烯前驱体有碳纳米管(CNT)、过渡金属硫化物(TMS)等。

这些前驱体具有良好的导电性、导热性和机械强度，有利于石墨烯的形成。

溶液处理：将石墨烯前驱体溶解在适当的溶剂中，形成均匀的溶液。

溶液中的石墨烯前驱体可以通过吸附、沉淀等作用与溶剂分子结合，形成稳定的复合物。

激光诱导：将含有石墨烯前驱体的溶液置于激光器中，利用激光束对溶液进行照射。

激光束的能量会导致溶液中的石墨烯前驱体发生晶化反应，形成石墨烯薄膜。

通过调整激光功率、波长等参数，可以实现对石墨烯薄膜厚度、晶体结构等方面的精确控制。

剥离和后处理：将激光诱导形成的石墨烯薄膜从基底上剥离，并进行后续的纯化和功能化处理。

常见的后处理方法包括氧化、还原、硼化等，以提高石墨烯的稳定性和功能性。

石墨烯/ TiO2复合材料的制备及其光催化性能研究概述石墨烯是一种新型的二维碳质材料，由于其特殊的性能，如：比表面积大，良好的导热性，室温电子迁移率高等，所以石墨烯及其复合材料在半导体，生物传感，能源储存，电容器和电池等领域有潜在的应用前景。

采用水热法制备了石墨烯/二氧化钛复合材料，通过控制反应条件制备了不同催化性能的样品。

通过XRD、SEM、Raman和UV-vis光谱仪等分析手段对样品进行了表征。

并测试了该催化剂在紫外光下对罗丹明B染料的催化性能，结果表明复合材料光催化性能和效率较单纯的二氧化钛均有所提高，当酸的浓度为0.25mol/L时，出现了金红石型和锐钛矿型混合晶型的复合催化剂，这种催化剂对染料的最终降解率高于其他类型催化剂。

1.1引言现代工业发展的脚步越来越快，与此同时也引起了许多关于生态和环境的问题。

环境污染已经成为阻碍社会经济发展的关键因素，解决各项环境问题迫在眉睫[1]。

光催化技术在环境治理领域具有重要的应用前景，在众多的催化剂中，二氧化钛是较为普遍使用的半导体光催化剂。

选用二氧化钛作为催化剂的优点主要有：（1）合适的半导体禁带宽度（3.0eV左右）；（2）光催化效率高。

导带和价带的电位具有很强的氧化—还原能力，可分解大部分的有机污染物；（3）化学稳定性好，具有很强的抗光腐蚀性；（4）价格便宜，无毒而且原料易得[2]。

但是普通未经处理的二氧化钛并没有理论期望的光催化效果，其中一个原因就是电子和空穴复合率高，实际发生催化反应的电子和空穴较少，本文通过石墨烯与二氧化钛复合，提高催化反应过程中电子传输速度，减少载流子复合，从而提高光催化效果。

1.2 基本理论1.2.1 光催化原理光催化效应是指，光催化剂在光的照射下，自身不发生变化，吸收光能后将其转化为化学能，从而促进化学反应的一种效应[3]。

光催化反应原理图如下：图1.1 光催化反应原理图当照射催化剂的光子能量高于其禁带宽度时，处于价带的电子吸收光子能量跃迁到导带，分别在价带和导带形成高活性的光生空穴和光生电子，即电子-空穴对。

石墨烯红外吸收
石墨烯作为一种二维碳材料，具有众多优异性能，如高导电性、高热导率、大比表面积等。

近年来，石墨烯在红外吸收领域的研究引起了广泛关注。

石墨烯红外吸收原理主要基于石墨烯的能带结构。

石墨烯的能带结构决定了其对红外辐射的吸收能力。

在红外光谱中，石墨烯的吸收峰位于2.3eV（真空能级）附近。

当红外辐射照射到石墨烯表面时，辐射能量与石墨烯的能带间隙相匹配，从而实现红外吸收。

石墨烯红外吸收在许多领域具有广泛应用，如红外探测、热管理、光催化等。

在红外探测领域，石墨烯红外吸收材料可以应用于制作高性能的红外探测器，提高红外成像的分辨率。

在热管理领域，石墨烯红外吸收材料可以有效降低红外辐射的散失，提高热能利用率。

在光催化领域，石墨烯红外吸收材料可以提高光催化反应的速率和效率。

我国在石墨烯红外吸收领域取得了显著的研究成果。

许多科研团队已在实验室层面实现了石墨烯红外吸收材料的制备和性能优化。

此外，我国政府也对石墨烯红外吸收技术给予了高度关注，出台了一系列政策扶持措施，推动石墨烯红外吸收技术的研究与发展。

未来，石墨烯红外吸收技术将继续向高性能、多功能、低成本方向发展。

随着石墨烯制备技术和红外探测技术的进步，石墨烯红外吸收材料在国防、航空航天、医疗等领域的应用将更加广泛。

同时，石墨烯红外吸收技术还将与其他领域的研究相结合，如二维材料、纳米技术等，开辟新的应用前景。

总之，石墨烯红外吸收技术具有广泛的应用前景，我国在這一领域的研究
取得了骄人成绩。

石墨烯的多功能应用石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶格结构材料，具有许多独特的物理和化学性质，被誉为21世纪最具潜力的材料之一。

石墨烯的发现引起了科学界的广泛关注，其在各个领域的多功能应用也成为研究的热点之一。

本文将介绍石墨烯的多功能应用，包括在电子学、光学、生物医药、能源领域等方面的应用。

一、电子学领域石墨烯在电子学领域有着广泛的应用前景。

由于石墨烯具有优异的电子传输性能，可以用于制备高速、高频的电子器件。

石墨烯场效应晶体管是其中的一个重要应用，可以实现超高频的工作，有望取代硅材料成为下一代电子器件的主要材料。

此外，石墨烯还可以用于柔性电子器件的制备，可以制备出柔性、透明的电子产品，如柔性显示屏、可穿戴设备等，为电子产品的发展带来新的可能性。

二、光学领域石墨烯在光学领域也有着重要的应用。

石墨烯具有优异的光学性能，可以吸收几乎所有波长的光线，并且具有很高的光学透明度。

这使得石墨烯在光学器件中具有广泛的应用前景，如用于制备光学传感器、光学调制器等。

此外，石墨烯还可以用于制备超薄光学器件，如超薄透镜、超薄偏振器等，为光学器件的微型化和集成化提供了新的途径。

三、生物医药领域石墨烯在生物医药领域的应用也备受关注。

石墨烯具有优异的生物相容性和生物吸附性，可以用于制备生物传感器、药物载体等。

石墨烯纳米材料可以作为药物的载体，用于癌症治疗、基因传递等领域。

此外，石墨烯还可以用于制备生物成像材料，如石墨烯氧化物可以作为生物荧光探针，用于生物成像和诊断。

四、能源领域石墨烯在能源领域的应用也具有重要意义。

石墨烯具有优异的导电性和光催化性能，可以用于制备高效的光催化剂、电催化剂等。

石墨烯基复合材料可以用于制备超级电容器、锂离子电池等高性能能源储存器件。

此外，石墨烯还可以用于制备太阳能电池、燃料电池等新型能源器件，为可再生能源的开发和利用提供了新的途径。

综上所述，石墨烯作为一种具有多功能应用潜力的材料，正在各个领域展现出其独特的优势和应用前景。

石墨烯及其衍生物的制备与应用石墨烯是一种新型的纳米材料，由于其独特的结构和优异的性能，被广泛应用于电子、光电和能源等领域。

石墨烯是由碳原子组成的单层蜂窝状晶体结构，并具有极高的比表面积、电导率和热导率，是继碳纳米管之后的又一种碳纳米材料。

石墨烯的制备方法多种多样，包括化学气相沉积、机械剥离、石墨氧化还原等。

其中，机械剥离法是最古老也是最常用的一种方法，主要是通过石墨烯的层层剥离来制备石墨烯。

这种方法需要特殊的材料和设备，且制备过程需要严格的环境控制和操作技巧。

另外，化学气相沉积技术、化学还原法、水热法、溶液剥离法、微波加热法等也是制备石墨烯的常用方法。

除了石墨烯本身之外，其衍生物也是研究领域的一个热点。

石墨烯衍生物指的是通过对石墨烯进行功能化、改性等处理而形成的材料。

其中，氧化石墨烯是最常见和广泛应用的衍生物之一，可通过氧气、硫酸、硝酸等一系列化学处理来制备。

此外，氨化石墨烯、氯化石墨烯、磷化石墨烯等也是石墨烯衍生物的重要类型。

石墨烯及其衍生物在电子、能源和材料科学等领域具有广泛的应用前景。

在电子领域，石墨烯由于其极高的电导率和运动速度被广泛用于半导体、透明电极、传感器等领域。

在能源领域，石墨烯具有优异的光催化性能，可以用于光催化制氢、太阳能电池等。

同时，石墨烯也可以作为电池、超级电容器的电极材料，具有极高的储能效果。

石墨烯还被广泛应用于材料科学领域。

石墨烯的高比表面积使其可以作为催化剂载体、吸附材料等，大大提高了其特定表面积的催化效率。

此外，石墨烯的高强度、高模量等特性也使其成为一种优秀的结构材料。

例如，在航空航天、汽车等领域，石墨烯可以被用作强度增强材料、防撞材料、隔热材料等。

总的来说，石墨烯及其衍生物是一种新型的功能材料，具有极高的应用价值和研究意义。

未来，随着技术的不断进步和研究的深入，石墨烯和其衍生物的应用领域将会更加广泛，更加深入。

石墨烯在光催化中的应用研究
石墨烯是由碳原子构成的单层薄片，具有极高的导电性和热传导性，同时也具
有非常好的光学性能。

这些独特的特性使得石墨烯在许多领域都具有潜在的应用价值，包括光催化领域。

光催化是一种利用光能促进化学反应的技术。

在光照下，催化剂能够吸收光能，激发电子，从而促进化学反应发生。

石墨烯具有优异的光吸收性能和良好的催化活性，因此被认为是一种非常有前途的光催化材料。

在石墨烯的光催化领域中，最为关键的问题之一是如何提高石墨烯的光催化活性。

目前，有许多策略被用来提高石墨烯的催化性能，其中一些策略包括：
1.控制石墨烯的晶体结构：石墨烯的晶体结构会影响其光学性能和催化活性。

因此，通过控制石墨烯的晶体结构，可以调节其吸收光谱和电子传输性能，从而提高其催化活性。

2.表面修饰：通过在石墨烯表面引入功能基团，可以增强其与底物之间的相互
作用，从而提高催化效率。

3.结合其他催化剂：使用石墨烯和其他催化剂的复合材料，可以形成更为复杂
的催化体系，从而提高催化效率。

近年来，石墨烯在光催化领域中的应用越来越受到研究者的关注。

石墨烯的高
导电性和催化活性使其能够被用于许多化学反应中，包括光解水产生氢气、还原二氧化碳为有机化合物等。

此外，石墨烯在净化污染水/气和杀灭细菌等方面也具有
潜在的应用价值。

总的来说，石墨烯作为一种新型的催化材料，具有非常好的发展前景。

在未来
的研究中，我们需要进一步探索石墨烯的催化机制，开发更为高效的石墨烯催化剂，并将其应用于更多的化学反应中。

《石墨烯氮化碳的内建电场调控及其光催化产氢性能研究》篇一一、引言随着人类对清洁能源的渴求，光催化产氢技术因其在太阳能转化方面的巨大潜力而备受关注。

在众多光催化剂中，石墨烯氮化碳（g-C3N4）以其出色的化学稳定性和适宜的能带结构在光催化领域表现优异。

然而，其光生电子与空穴的快速复合问题限制了其光催化效率。

为解决这一问题，内建电场的调控成为关键技术之一。

本文将重点研究石墨烯氮化碳的内建电场调控及其在光催化产氢方面的性能。

二、石墨烯氮化碳的结构与性质石墨烯氮化碳（g-C3N4）是一种具有类石墨烯结构的二维材料，其独特的层状结构使得电子能够在层内快速移动。

此外，g-C3N4的能带结构适宜于光催化产氢反应，使其成为一种极具潜力的光催化剂。

然而，其光生电子与空穴的快速复合问题限制了其实际应用。

三、内建电场的调控方法为解决g-C3N4的光生电子与空穴复合问题，本文采用内建电场调控方法。

通过引入杂质、改变材料厚度、施加外电场等方法，可以在g-C3N4内部形成内建电场。

内建电场能够有效地分离光生电子与空穴，降低其复合几率，从而提高光催化效率。

四、内建电场对光催化产氢性能的影响通过对g-C3N4进行内建电场调控，本文发现其光催化产氢性能得到了显著提高。

内建电场能够有效地促进光生电子与空穴的分离，延长其寿命，从而提高光催化反应的效率。

此外，内建电场还能够降低反应活化能，使反应更容易进行。

五、实验结果与讨论通过实验，我们观察到内建电场的强度对g-C3N4的光催化产氢性能有着显著影响。

当内建电场强度适中时，光催化产氢速率达到最大。

此外，我们还发现内建电场的类型（如方向、类型等）也会影响光催化性能。

通过优化内建电场的参数，我们可以实现g-C3N4的光催化产氢性能的最大化。

六、结论本文研究了石墨烯氮化碳的内建电场调控及其在光催化产氢方面的性能。

通过引入内建电场，我们成功地提高了g-C3N4的光催化产氢效率。

实验结果表明，内建电场的强度和类型对光催化性能有着显著影响。