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石墨烯是由碳六元环组成的具有单层碳原子厚度的二维新型炭材料,它是组成石墨材料的基本结构单元。近年来,其独特的性能和在诸多领域内巨大应用潜力激发了无数科研工作者的极大研究兴趣,石墨烯在过去十几年里得到了广泛的研究。目前,各种各样制备石墨烯的方法不断涌现,形形色色的石墨烯材料层出不穷,然而,对应于某些实际用途的需求来看,大规模制备高质量石墨烯仍是难以逾越的障碍。因此,合成符合实际需要的尺寸人,层数少(层薄),缺陷少的石墨烯是有非常重要的理论意义和广阔的实用前景。本文围绕着这一问题开展了一系列的研究工作,主要的研究内容和创新成果简述如下1.采用功能化离子液体([Cnmim]2[S2O8],n=4,10)作为氧化剂和插层剂,以鳞片石墨为原料,研制了一种制备尺寸大,层薄,缺陷少的高质量石墨烯的新方法。所制备的石墨烯片尺寸大小可达到十几微米,缺陷少,层数分布在1-3层。经研究发现功能化离子液体的阴离子的弱氧化作用和咪唑阳离子的强插层作用是导致高质量石墨烯生成的重要的原因。将石墨烯水溶液采用提拉法制备的玻璃基石墨烯薄膜在可见光区的透光率高达91%。2. 以膨胀石墨为原料,以功能化离子液体([Cnmim]2[S2O8],n=4,10)作为氧化剂和插层剂制备了石墨烯片尺寸大,缺陷少,层数分布在1-3层,产率可达70 wt%,高于其他液相剥离方法制备薄层石墨烯的产率。将其作为载体材料与P25纳米材料复合,制备P25-Igraphene纳米复合材料,用于光催化降解亚甲基蓝。由于制备的石墨烯的缺陷少,导致P25-Igraphene复合材料的光催化紫外光下降解亚甲基蓝的效果(降解率为97%)高于文献中常见的Hummers方法制备的石墨烯作为载体的P25复合催化剂的催化效果。3, 在功能化离子液体制备高质量石墨烯的基础上,通过离子液体氧化石墨化介孔碳制备石墨烯量子点,发现其具有良好的荧光性能。另外,我们还采用了浓酸法氧化介孔碳制备尺寸均一的石墨烯量子点,通过控制调变浓酸氧化时间获取不同的碳基中间态,在此基础上,对整个浓酸氧化切割介孔碳制备量子点的过程提出假设性的机理,有利于对酸氧化剥离碳基材料的进一步理解。4.通过功能化离子液体([C4mim]2[S208])氧化有序介孔碳(G2-OMC)剥离出尺寸均匀的中空洋葱状石墨环(OLGR)。将制备的中空的洋葱状石墨环与锐钛矿型二氧化钛(Ti02)纳米粒子结合制备出类核壳结构的TiO2/OLGR复合材料。在紫外光照射光催化降解亚甲基蓝的效果(降解率为87%)明显优于单独的二氧化钛纳米粒子。5.我们建立一个新型的光催化体系,CuFe2O4@graphene-TiO2复合材料展现出优越的光催化性能,首先合成了Ti02纳米球,然后将石墨烯包裹在TiO2纳米球的外面,最后,将溶剂-凝胶法合成的CuFe2O4纳米粒子与石墨烯包裹的二氧化碳复合形成cuFe2O4@graphene-TiO2复合材料展现出优越的光催化性能。另外,CuFe2O4纳米粒子具有较好的磁学性质,能够使得催化剂更好的重复利用。