图 1-1  金属酞菁结构（左）；酞菁结构（右）

酞菁类化合物在紫外吸收光谱中具有两个典型的吸收带，在可见光区 680nm 左 右(Q 带)和近紫外区 340nm(B 带)左右有强烈的吸收普带。由于大环共轭体系间电子 有强烈的相互作用，电子在可见光范围内可以产生较强的跃迁，使得该类化合物在光 学、电热学等方面表现出独特的性能。

1。1。3 酞菁化合物的应用

关于酞菁的应用方向最早是将酞菁铜作为染料使用，之后随着研究的不断深入， 研究人员便发现了酞菁类化合物更多优异的性能，应用领域也随之不断扩大。

⑴酞菁在催化方面的应用 酞菁类化合物平面共轭结构中的苯环既可以作为电子的给体又可以作为电子的

受体，这一特征使得大部分的金属酞菁化合物及其衍生物都是性能良好的催化剂。研 究表明，如果酞菁化合物空腔中的金属离子是 Mn(II)、Fe(II)、Mg(II)、Cu(II)、Zn(II)、 Co(III)，Mo(II)中的任何一个，那么酞菁便会具有催化性能。酞菁化合物类催化剂具 有在氧化反应中反应条件要求低，催化效率高的优点。

⑵酞菁作为光敏剂的应用 由于酞菁类化合物在可见光区域（600~800nm）有强烈的吸收，所以便可以作为

光敏剂使用。基于最新的研究，由于酞菁类化合物的物理化学性质非常稳定，且 700~800nm 光的人体透过率最高，因此研究人员将酞菁类化合物作为光动力疗法中光 敏剂的重要选择。而水溶性的酞菁衍生物更是研究的重点和热点。

1。2 石墨烯及氧化石墨烯的概述

1。2。1 石墨烯及氧化石墨烯的发现

由于碳材料的来源丰富且不同物理结构的碳材料的性能也有着巨大的差异，所以 碳材料一直是广大研究人员研究的热点。特别是在 2004 年，英国曼彻斯特大学物理 学家 Andre Geim 和 Konstantin Novoselov 通过用胶带反复地粘黏，成功地从石墨中分 离出单层石墨烯，这种新材料也将碳材料的研究推向了高潮。研究发现石墨烯在电、 热，磁和力学方面拥有独特和优异的性能。氧化石墨烯通常是由石墨通过氧化、超声 等步骤制备而成。相对于石墨烯而言，在氧化石墨烯表面拥有羧基，羰基和羟基等含 氧官能团，这为化学负载提供了一种有效的途径，这也是本课题的利用途径。论文网

1。2。2 石墨烯及氧化石墨烯的结构和性质

石墨烯中的碳原子通过 sp2 杂化形成共价键，从图 1-2 可以看出石墨烯呈现出周 期排列的六边形的二维蜂窝网状形貌。且从该图中可以看出石墨烯的结构规整，因此 其具有优异的物理化学性能。研究表明，石墨烯在电子传递性、能量储存性，机械特 性和特殊光学性方面有着区别于传统材料独特且优异的性能。比如，石墨烯的强度高 达 130Gpa，高于被发现的所有的传统材料；石墨烯的载流子迁移率也是已知材料中 最高的。并且由于石墨烯相对富勒烯和碳纳米管而言，成本相对低廉，所以其在纳米 复合材料上的应用前景将会是非常光明的。

研究至今，研究人员也对氧化石墨烯的结构进行了一定的探讨。虽然其结构并不 能够准确地说明，现如今被广泛接受的结构模型是氧化石墨烯单片上随机分布着环氧 基和羟基，而其边缘则存在着羧基和羰基（图 1-3）。由于氧化石墨烯表面上有大量含 氧官能团，从而表现出较好的亲水性，与许多溶剂也有较好的相容性。这便是这两点 特性使得氧化石墨烯在水处理方面拥有得天独厚的优势。本课题便是通过八羧基酞菁 铜上的羧基与氧化石墨烯上的羟基通过脱水缩合形成共价键来负载的。另一方面，课 题中将负载后的材料再通过热还原法还原，由于部分还原的氧化石墨烯相对于氧化石 墨烯提高了表面电势，所以其对水中阴离子污染物的吸附能力有所增强。