石墨烯/有序TiO2纳米管阵列功能复合材料的制备及其光电化学性质研究

本项目旨在设计合成基于石墨烯/TiO2纳米管阵列的新型功能纳米复合材料，利用石墨烯独特的二维晶体结构、优良的导电性和透光性等性质以及石墨烯/TiO2纳米管阵列二者耦合所产生的协同互补效应，达到改善TiO2纳米管阵列光电化学性能的目的，促进其在光电化学领域中的应用。项目整体进展顺利，总体上达到了预期研究目标，主要完成的研究工作包括：（1）高质量石墨烯材料的制备与表征；（2）不同电解液体系下TiO2纳米管阵列的电化学阳极氧化法制备及其光电化学性能研究；（3）石墨烯/TiO2纳米复合材料的制备及其光电化学性能研究；（4）其他石墨烯/半导体纳米复合材料体系相关工作。项目研究结果表明，高质量石墨烯材料可以通过高温还原改良Hummers法制得的氧化石墨获得；不同电化学阳极氧化条件对制备的TiO2纳米管阵列形貌、结构和性能的影响不同；借助多种方式（比如：电化学沉积、水热反应、球磨法等）可实现石墨烯与TiO2等半导体纳米材料复合，光催化测试结果和电化学测试结果表明，引入石墨烯后，TiO2等半导体纳米材料表现出更好的光催化活性和电化学储锂性能，在光电化学领域具有潜在的应用前景。本项目的顺利实施在较大程度上丰富了石墨烯基功能复合材料（尤其是石墨烯/TiO2纳米管阵列复合材料）在光电化学领域中的理论应用研究，为光电化学技术的进一步发展和应用提供了有意义的参考。