金屬氧化物@石墨相氮化碳-還原氧化石墨烯復合材料的制備、表征及性能研究.pdf

1、本文以氧化石墨烯（GO）為前驅體，通過水熱方法制備了金屬氧化物-碳殼-石墨烯和金屬雙氧化物-石墨烯復合材料；以三聚氰胺為前驅體，通過一步固態(tài)合成法制備出了金屬/金屬氧化物-石墨相氮化碳復合材料。將所制備的材料用于鋰離子電池和催化硼氫化鈉水解制氫中，均表現(xiàn)出良好的性能。
　　首先，合成了 CoxOy@石墨相氮化碳復合材料（CCN），鈷和鈷的氧化物負載在石墨相氮化碳（g-C3N4）納米片上，作為催化硼氫化鈉水解制氫的催化劑，得到較好的

2、性質。CCN復合材料由于鈷納米顆粒的存在使其具有超順磁性。另外，CCN復合材料可以自身充當磁子用來磁力傳動。在室溫下，其催化硼氫化鈉水解制氫的速率達到710 mL·min?1·g?1，通過阿倫尼烏斯公式計算反應的表觀活化能為41.2 kJ·mol?1。CCN復合材料循環(huán)穩(wěn)定性較好，即使在循環(huán)重復使用8次的情況下，產(chǎn)氫速率和水解程度仍基本保持一致。g-C3N4和CoxOy的完美結合使得復合材料在產(chǎn)氫方面的催化效率提高，且磁力傳動效率高于磁

3、子機械攪拌。超順磁性質更進一步提高了其應用性。
　　其次，通過溫和的路徑合成了二氧化鈦-碳殼-石墨烯復合材料（TCG）。在空氣氣氛和氮氣氣氛下分別用紫外光（254 nm）處理0.5 h，得到了TCG-UV-AIR和TCG-UV-N2復合材料。對三種材料進行了X射線衍射、拉曼光譜、X射線光電子能譜和透射電鏡等各項表征以及鋰離子電池性能的測試。結果表明，經(jīng)過紫外光處理后，二氧化鈦復合材料電性能提高。在氮氣氣氛下光照，二氧化鈦納米顆粒的

4、結晶度和碳的石墨化程度提高。TCG-UV-N2復合材料在0.2 C循環(huán)200次放電比容量仍可保持261 mA·h·g?1。
　　最后，合成了五氧化二釩-二氧化鈦-石墨烯復合材料（VTG），通過在制備過程中改變兩種金屬氧化物前驅體的滴加順序（先二氧化鈦前驅體后五氧化二釩前驅體），合成了TVG復合材料。對這兩種復合材料進行了結構表征以及鋰離子電池性能的測試。結果表明，VTG復合材料碳的石墨化程度提高，表現(xiàn)出較好的電化學性質。VTG復合