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石墨烯无机纳米复合材料的制备、结构及性能调控的综述报告 石墨烯是由碳原子构成的单层二维材料,具有优异的电学、光学、力学等性能,是近年来材料科学研究的热点之一。为了充分发挥石墨烯的优越性能,研究人员将其与无机纳米材料进行复合,并对其结构和性能进行调控。本文将对石墨烯无机纳米复合材料的制备、结构及性能调控进行综述。 制备方法 目前,普遍采用的石墨烯无机纳米复合材料制备方法包括化学还原法、水热法、溶胶-凝胶法等。其中,化学还原法是最为常用的制备方法之一。该方法将无机纳米材料和两种或多种还原剂溶液与石墨烯氧化物混合,经过还原反应后制得石墨烯无机纳米复合材料。水热法则是利用高温、高压和溶液动态热化学反应原理,通过调节溶液pH值和温度来控制无机纳米材料的晶型和粒径,从而制得石墨烯无机纳米复合材料。溶胶-凝胶法则是将溶液中的无机物质在热水浴或沙浴中脱水,形成胶体固体,经热处理形成氧化物或化合物后,加入石墨烯制得复合材料。 结构调控 石墨烯无机纳米复合材料的结构调控是通过控制无机纳米材料的形态、晶型、粒径、表面修饰等方式实现的。通过改变无机纳米材料的组成、摩尔比或添加单质掺杂、表面修饰等方法可以改变石墨烯和无机纳米材料间的相互作用,进而影响复合材料的结构。例如,在氧化亚铅纳米材料与石墨烯复合物中,通过控制还原剂的种类和用量,可以调控氧化亚铅的晶型和形貌,并形成具有不同性能的复合材料。同时,掺杂氮、硫等杂原子也可以有效改进石墨烯无机纳米复合材料的导电性或光电性能。 性能调控 石墨烯无机纳米复合材料的性能调控主要包括导电性、光学、力学等方面的调控。石墨烯与无机纳米材料的复合可以通过调控结构和组成实现对复合材料导电性的调控,例如通过增加石墨烯的质量分数或者改变无机纳米材料的摩尔比可以增强复合材料的导电性。其次,石墨烯无机纳米复合材料的光学性能调控主要通过调控无机纳米材料的吸收、发射光谱和发光机制,可以实现光谱带隙调控、磷光发射增强等。最后,石墨烯无机纳米复合材料的强度和延展性也可以通过调控无机纳米材料粒径、层数和分散度等方面来实现,从而达到强度增强、延展性提高的目的。 结论 总之,石墨烯无机纳米复合材料的制备及性能调控是一个涉及化学、物理、材料、表面化学等学科的综合性问题,需要在不断深入的研究中探索发展。目前,石墨烯无机纳米复合材料的应用已经覆盖了光电、传感、储能等众多领域,具有广泛的应用前景。