摘要：石墨烯是由sp2杂化碳原子组成的片层材料，是碳材料的基本组成单元。石墨烯具有优异的电学、光学及力学性质，已经引起了人们的广泛关注。本文以氧化石墨为起始原料，尿素和水合肼为还原剂和氮掺杂剂，通过溶剂热法制备氮掺杂石墨烯-Cu纳米复合材料，利用SEM和XRD对复合材料的微观形貌进行表征分析，通过调控pH值、反应温度和时间调控负载于石墨烯表面的纳米铜粒子的尺寸和形貌，为研究其应用奠定基础。68096

毕业论文关键词：氮掺杂石墨烯， Cu纳米粒子，溶剂热法，复合材料

Abstract：Graphene, a single-atom-thick sheet of sp2-bonded carbon atoms, is the building block of all graphitic materials. Due to its excellent electrical, optical and mechanical properties graphene-based materials have attracted considerable attention in various fields. In this paper, using graphite oxide as raw material, urea and hydrazine as the reducing-doping agent and nitrogen source, nitrogen-doped graphene-Cu nanocomposite was prepared by solventhermal method. SEM and XRD techniques were to characterize its microstructure and morphology of copper nanoparticles. Then the size and shape of Cu nanoparticle were modulated by pH value, reactant temperature and time. The study will lay foundations for its application in electrocatalysis and sensors.

Keywords: Nitrogen-doped graphene, Cu nanoparticles, solventhermal method, nanocomposite

目    录

1   前言 3

1.1石墨烯的简介 3

1.1.1石墨烯的制备方法 3

1.1.2 石墨烯的特性 4

1.1.3 石墨烯的应用前景 4

1.2 溶剂热法的简介 4

1.3 石墨烯基-金属纳米粒子复合材料 4

2   实验部分 5

2.1仪器和试剂 5

2.2实验步骤 5

2.2.1 氧化石墨的制备 5

2.2.2 氮掺杂石墨烯-铜纳米复合材料的制备 6

3   结果与讨论 6

3.1 氮掺杂石墨烯-铜纳米复合材料的表征与分析 6

3.2 复合材料的SEM表征 7

3.3复合材料的EDX能谱分析 9

3.4复合材料的XRD表征 10

结论 11

参考文献 12

致谢 14

1 前言

1.1 石墨烯的简介

石墨烯是2004年发现的一种新型的具有二维平面结构的碳纳米材料[1] ，是由sp2杂化碳原子形成的厚度仅为单层原子的排列成蜂窝状六角型平面薄膜。在单层石墨烯中，碳碳键长为0.142nm，厚度只有0.334nm。石墨烯是构筑石墨，富勒烯和碳纳米管这些碳同素异型体的基本结构单元，在催化、电子和光电器件等领域有着重要和广阔的应用前景[2] 。正因为如此，石墨烯的两位发现者获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

石墨烯是一种零能隙的半导体，具有比硅高100倍的载流子迁移率(2×105 cm2/V)，在室温下具有微米级自由程，因此石墨烯是纳米电路的理想材料。石墨烯由于具有高导电性、高机械强度以及较大的比表面积, 被人们认为是非常优秀的新型电极修饰材料，这些优异的性能使得石墨烯在纳米电子器件、气体传感器、能量存储及[3-4]复合材料等领域有着丰富的应用前景。