【摘 要】
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Fe3O4@碳(Fe3O4@C)复合材料在众多领域被越来越多地研究,尤其在吸附性能、电化学性能等方面,但面临着吸附量小、吸附速率低、电池容量低等问题。而石墨烯作为一种新型碳材料,
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Fe3O4@碳(Fe3O4@C)复合材料在众多领域被越来越多地研究,尤其在吸附性能、电化学性能等方面,但面临着吸附量小、吸附速率低、电池容量低等问题。而石墨烯作为一种新型碳材料,有着优异的物化性能和大的比表面积。于是本文在Fe3O4@C复合材料的基础上加入氧化石墨烯制备出新型复合材料,提高其相关性能。本文主要研究了Fe3O4@碳/氧化石墨烯复合材料(Fe3O4@C/GO)的制备及结构与性能的表征,并通过X射线衍射法(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积及孔隙分析仪(BET)等对其结构与性能进行了表征。(1)以共沉淀法Fe3O4、可溶性淀粉和氧化石墨烯(GO)为原料,通过改变GO与Fe3O4的不同配比为0.3、0.8、和1.2,采用水热法反应制备得到相应的Fe3O4@C/GO复合材料,分别记为Fe3O4@C/G1、 Fe3O4@C/G2和Fe3O4@C/G3。表征结果显示,该复合材料结构稳定,Fe3O4被淀粉基生物质碳包覆,固定在石墨烯片上,并且分布均匀,表面含有大量的含氧基团,比表面积及孔容均比Fe3O4@C高,具有良好的磁性能。(2)研究了Fe3O4@C/GO复合材料的吸附性能,将其对染料罗丹明B (RhB)、亚甲基蓝(MB)以及铜离子进行吸附性能研究。在实验范围内,随着GO用量、染料初始浓度或吸附温度的提高,Fe3O4@C/GO复合材料对染料的饱和吸附量均比Fe3O4@C的相应地增加；而且高GO用量条件下所制备的复合材料的吸附速率比Fe3O4@C的也更快。该复合材料具有优良的磁饱和强度,其回收再生性能表现良好。比较GO与Fe3O4不同配比的复合材料对Cu2+的吸附性能发现,当w(GO)/w(Fe3O4)为0.8吸附性能最佳,并且合适的温度对吸附过程有重要影响。(3)研究了Fe3O4@C/GO复合材料作锂离子电池负极材料的电化学性能。w(GO)/w(Fe3O4)为1.2条件下通过静置法制备的Fe3O4@C/G3复合材料具有最良好的电化学性能。对复合材料进行500℃热处理后,其结构未变,循环稳定性表现更佳。
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