【摘 要】
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多孔SiO2颗粒具有生物相容性和稳定性比较好、表面易化学修饰、比表面积和孔体积大、孔径和形貌可控制等优点,在催化、能源存储、传感器、色谱分析、生物医学等领域具有非常广泛的应用前景。石墨烯除了具有独特的电子学和热力学性能外,还具有机械强度高、导电率和比表面积大等特点。然而,单层石墨烯的强化学惰性和聚集性,以及石墨烯与高表面能材料之间的强π-π相互作用限制了它的广泛应用。介孔SiO2可以与不同化合物生
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多孔SiO2颗粒具有生物相容性和稳定性比较好、表面易化学修饰、比表面积和孔体积大、孔径和形貌可控制等优点,在催化、能源存储、传感器、色谱分析、生物医学等领域具有非常广泛的应用前景。石墨烯除了具有独特的电子学和热力学性能外,还具有机械强度高、导电率和比表面积大等特点。然而,单层石墨烯的强化学惰性和聚集性,以及石墨烯与高表面能材料之间的强π-π相互作用限制了它的广泛应用。介孔SiO2可以与不同化合物生成复合物,获得与SiO2特性截然不同的材料。多孔SiO2/石墨烯复合材料（dSiO2/G）不仅可以避免石墨烯聚集导致的性能下降,而且还能结合石墨烯和SiO2各自的优点,因而在催化、传感器、吸附等领域具有很好的应用前景。本论文发展了一种简单的一步水热法合成dSiO2/G复合材料的方法,并对dSiO2/G复合材料的形成机理进行了探究。在此基础上制备了 SiO2@dSiO2/G和dSiO2/G@TiO2复合材料,分别对它们的色谱分离性能和光催化剂性能进行了测试。本论文的研究内容如下:一、dSiO2/G复合材料的制备及其形成机理探究采用一步水热法制备dSiO2/G复合材料,研究了有机相种类、水热反应温度和煅烧温度对dSiO2/G复合材料结构的影响,发现:（1）具有不同结构的有机溶剂都可以作为碳源合成得到石墨烯;（2）dSiO2/G复合材料具有插层结构,生成dSiO2/G的化学反应发生在纳米尺度的反应器中,这是低温下获得dSiO2/G复合材料的重要前提。二、SiO2@dSiO2/G复合颗粒的制备及其色谱分离性能研究采用St（?）ber法制备2 μm的无孔SiO2颗粒,以其为核,通过水热法制备了单分散的具有核壳结构的SiO2@dSiO2/G复合球形颗粒,作为色谱填充固定相,考察了该复合固定相的色谱分离性能。采用填充SiO2@dSiO2核壳颗粒的色谱柱作为对比。色谱分离结果显示,不同烃类化合物的混合物在SiO2@dSiO2色谱柱上分离后只有一个宽峰,未实现基线分离;在SiO2@dSiO2/G色谱柱上则实现了基线分离,对对二氯苯获得了 111257理论塔板数/米的分离柱效。三、dSiO2/G@TiO2复合材料的光催化性能研究以dSiO2/G复合材料为载体,采用溶胶-凝胶法将TiO2纳米团簇修饰到复合材料的孔道内,制备得到dSiO2/G@TiO2复合材料（SGT）,分别研究了 SGT复合材料在可见光和紫外光照射下对罗丹明B（RhB）染料的光催化降解能力。考察了水热温度和反应时间对dSiO2/G复合材料结构的影响;研究了 TBOT用量对TiO2在载体孔道内负载量的影响;测试了不同条件制备得到的SGT复合材料的光催化降解性能。实验结果表明,当TBOT用量为0.35 mL,dSiO2/G复合材料的水热反应温度为180℃,反应时间为60 min条件下制备的SGT复合材料在可见光区光催化降解RhB染料的效果最佳。考察了 SGT复合材料在紫外光区光催化降解RhB的能力,发现在前述最优条件下制备的SGT复合材料光催化降解RhB的能力是市售P25 TiO2光催化剂的1.15倍。图[41]表[12]参[154]
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