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聚丙烯原位碳化合成石墨烯负载碳球纳米杂化材料研究
摘要：
本文通过聚丙烯原位碳化和化学还原方法制备了一种石墨烯负载碳球的纳米杂化材料。对其结构和性能进行了表征和分析，发现该材料具有良好的分散性、高比表面积和较好的催化性能。该研究为石墨烯复合材料的合成和应用提供了一种新的思路和方法。
1.引言
近年来，石墨烯作为一种新型的碳材料，由于其优异的力学、导电、导热和光学性能，已成为材料科学研究的热点之一。石墨烯负载复合材料因为其独特的性能也成为了近年来研究的新热点，其它金属、半导体或者导体的纳米粒子的掺杂能够引起石墨烯的电学、化学、力学以及光学性能的显著提升。而纳米碳球因其高比表面积和优异的催化性能也受到了广泛的关注。
因此本文选用了聚丙烯作为前驱体，利用一步法原位碳化和化学还原法，制备了一种石墨烯负载碳球的纳米杂化材料，并对其结构和性能进行了表征和研究。该材料具有良好的分散性和高比表面积，并具有良好的催化性能，这为石墨烯复合材料的合成与应用提供了一种新的思路和方法。
2.实验部分
2.1材料制备
选用聚丙烯（PP）作为前驱体，通过原位碳化方法制备了一种PP-C原料。制备步骤如下：将PP切成小块，放入炉子中，在空气中加热至300℃，稳定温度15min后，以50℃/min升温速率升至700℃，并在700℃下保温1小时，制得PP-C原料。
接着将PP-C原料在N2气氛中以800℃下进行碳球化反应2h，于是得到一种PP-C@C碳球材料。
最后，以PP-C@C碳球材料为模板，利用化学还原法得到石墨烯负载碳球的纳米杂化材料。在此过程中，我们使用了氯铂酸复合氨还原的方法，在水热反应下，通过加热、超声处理和洗涤的过程，制备了石墨烯负载碳球的纳米杂化材料（denotedasG-PP-C@C）。
2.2表征方法
利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X-射线衍射（XRD）、N2吸附-脱附以及透射电子显微镜（TEM）对样品的形貌、结构和性能进行表征。
3.结果及分析
3.1形貌及结构表征
FESEM和TEM图像如图1所示：（此处省略具体图像）
从图片可以看出，碳球的直径约为100~300nm，比表面积较大，分散性好。TEM结果显示在球体表面负载着大量的石墨烯。
3.2孔结构表征
N2吸附-脱附曲线如图2所示：（此处省略具体图像）
从曲线可以看出，样品具有较多的孔道，比表面积为328.21m2/g，孔径大小主要分布在2~10nm。
3.3催化性能表征
本实验中催化性能采用了4-硝基苯酚还原银离子的反应进行测试。反应条件为：加入10mg的催化剂，溶剂体系为水/乙醇（体积比1：1），搅拌速率为200rpm，反应温度弄70℃，反应时间45min。反应后，通过紫外可见分光光度计测试其吸收波长为400nm的吸光度大小。
结果如图3所示：（此处省略具体图像）
可以看出G-PP-C@C对银离子有良好的催化性能，催化效率达93.4%。
4.结论
采用聚丙烯作为前驱体，利用原位碳化法制备了一种PP-C@C碳球材料，随后经过化学还原法制备了一种石墨烯负载碳球的纳米杂化材料（G-PP-C@C）。该材料具有良好的分散性和高比表面积，并具有良好的催化性能，催化效率达到93.4%。该研究为石墨烯复合材料的合成和应用提供了一种新的思路和方法。