微波加热法制备石墨烯纳米复合材料的研究

摘要

石墨烯(Graphene)是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，近年来在实验研究和科学理论方面引起了人们的极大关注。由于其独特的纳米结构和优异的性能，Graphene在组建纳米复合材料方面极具潜力和吸引力。
　　 Graphene能够通过化学还原法还原石墨氧化物大量制备，但是被还原的Graphene倾向于形成不可逆转的团聚物，甚至重新形成石墨。因此为了获得高质量的Graphene，通常可以采用在Graphene上生长一些无机分子或聚合物减少Graphene的团聚。
　　 在Graphene上沉积无机材料，如金属、半导体、绝缘体纳米颗粒或纳米簇能够形成优良的Graphene复合材料。同时，Graphene和某些功能粒子整合之后在新的交叉应用方面有独特的特点，例如在光学、电气、催化、传感器等方面。此外，大量生产Graphene的成本远低于碳纳米管(CNTs)。因此Graphene有望成为碳材料的新代表，有着广阔的应用前景。
　　 本文主要研究了微波加热法制备金纳米颗粒(Au)、硫化镉(CdS)量子点、石墨烯-金纳米(Graphene-Au)复合材料和石墨稀-硫化镉(Graphene-CdS)纳米复合材料。通过优化反应温度、微波功率和微波时间，可控制备了尺寸分布均一的Au纳米颗粒和CdS量子点。并且通过微波加热的方法在溶液中还原石墨氧化物和Au或CdS前驱体，成功制备了结构稳定、性能优良的Graphene-Au纳米复合材料和Graphene-CdS纳米复合材料。由于微波加热法能快速简单地合成纳米材料及纳米复合材料，并且在合成Graphene时无需使用剧毒的还原试剂，因此，该方法具有广泛的应用前景。