3。3。2计时电位分析 15

3。3。3 交流阻抗性能分析 16

结论 18

参考文献 19

致谢 20

1 绪论

  随着现代科技的快速发展，纳米材料已由高科技领域进军医药、环境保护、机械工业、电子工业、纺织工业、家用物品等人类生活的各个方面。而传统的单一性能材料已经不能满足实际需要，因此纳米复合材料受到广泛关注。

  石墨烯是一种新型的二维纳米碳材料,具有优异的机械性能、电性能和热性能等,是聚合物纳米复合材料的理想填料。[1]石墨烯具有单一的原子层结构，每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键，π电子可以自由移动，因此赋予石墨烯良好的导电性。又因为其表面活性及很大比表面积等特性，广泛应用在光催化、电化学等领域中。但由于亲水性差，而经氧化后在石墨烯单片的边缘引入了羟基和羰基等亲水性基团，含氧官能团的增多使氧化石墨烯的性质比石墨烯活泼。湿化学方法制备石墨烯常用的前躯体氧化石墨原料易得，成本较低，并且具有大的比表面积和丰富的表面官能团，经过还原可与其他无机纳米颗粒复合形成功能化的石墨烯复合材料，在电子器件、储能、生物医学等领域具有很大的应用潜力。

  尖晶石结构的铁酸锌（ZnFe2O4）是一种性能优良的软磁材料，又是非常有代表性的烯类有机化合物氧化脱氢的催化剂。光催化是指在有光参与的情况下，发生在催化剂及其表面吸附物（如O2、H2O和被分解物质等）之间的一种光化学反应。用于光催化作用的催化剂一般都是固体半导体材料，按照能带理论，半导体材料的能带结构通常由一个充满电子的价带（VB）和一个空的导带（CB）构成，价带和导带之间为禁带。当半导体光催化剂受到等于或者大于禁带宽度（Eg）的光照射时，光子的能量就会被半导体催化剂吸收，使其价带上的电子将被激发，从价带跃迁到导带，同时在价带留下空穴，形成光生电子（e-）-空穴（h+）对。一般来说，半导体催化剂的光响应范围受制于禁带宽度，由于铁酸锌禁带宽度仅为1。9 eV，不同元素间形成的杂化轨道可能引起光生空穴移动的不连续性，有效降低光生电子和光生空穴的复合率，从而提高光催化活性，对可见光非常敏感，以及很好的光化学稳定性，因此目前已经被广泛应用于太阳能转换、光催化降解污染物、光解水制氢等领域[2,3]。铁氧体纳米材料在催化、吸附、传感等方面有广泛应用，但传统方法制得的铁氧体纳米材料比表面较低，分散性能差。如果将其与比表面较大的氧化石墨烯复合，将有利于提高比表面积、增加其导电性。纯MnFe2O4在可见光下几乎没有催化活性，而当石墨烯引入后，MnFe2O4和石墨烯的复合物可见光催化活性显著增高，甚至比ZnFe2O4和石墨烯复合物的光催化活性高。石墨烯巨大的比表面积有利于控制MnFe2O4的颗粒尺寸与分散度，其次，由于石墨烯较好的柔韧性能在充放电过程中起到缓冲器的作用，使得电极体积膨胀/收缩效应得到缓冲，从而提高GO-MnFe2O4电极的循环性。[4]此外，石墨烯优异的导电性和电子传输性能够显著提GO-MnFe2O4的导电性，从而有利于电极/电解液中电荷传递，降低溶液电阻和电荷转移电阻，使得GO-MnFe2O4电极具有较好的倍率性能。

  基于氧化石墨边缘的亲水性基团的存在，是一种理想的纳米粒子载体材料。如果将导电性很好常被用作电极材料的Mn、Zn铁氧体引入氧化石墨烯中，将进一步增强它的导电性和磁性，使得该材料既有很好的导电性和磁性，又同时具有很好的光催化性能，可以降解一些有机污染物废水，达到可磁分离的效果。所以本文将用含有Mn和Zn的铁氧体化合物取代氧化石墨烯上的亲水性基团，制备氧化石墨烯-Zn1-xMnxFe2O4复合材料，并研究该复合材料的光电特性，以期获得性能优异的氧化石墨基复合材料。