摘要：随着环境污染以及能源危机的加剧，人们对于可再生清洁能源的需求与日俱增。太阳能光热转换,就是将太阳光转换为热的技术。想要高效的利用太阳能，关键在于制备出一种对于太阳光宽光谱吸收效果良好的材料。石墨烯具有良好的光学性能，Fe3O4作为一种黑色晶体，其光吸收能力以及光催化能力较强。因此，本实验以石墨和四氧化三铁作为可见光的响应材料，丙酮作为有机溶剂，通过溶剂热法合成了石墨烯-四氧化三铁复合纳米颗粒，并制备成了薄膜，进行了热还原。并且通过X射线衍射（XRD），扫描电镜（SEM），红外分光光度计（IR），水蒸发测试等研究了不同温度下制备的石墨烯-四氧化三铁的粉体与薄膜的形貌以及其光热转换性能。结果表明：在210℃下制备的石墨烯-四氧化三铁的薄膜的光热性能最佳。

关键词： 石墨烯；四氧化三铁；溶剂热法；光热转换

Study on the preparation of graphene-Fe3O4 and its photothermal conversion properties

Abstract: With the aggravation of environmental pollution and energy crisis, there is an increasing demand for renewable and clean energy. Solar thermal conversion is the technology of converting sunlight into heat. The key to efficient use of solar energy is to produce a material that is good at absorbing the broad spectrum of sunlight. Graphene has good optical properties. As a black crystal, Fe3O4 has strong optical absorption capacity and photocatalytic capacity. Therefore, this experiment with graphite and ferroferric oxide as visible light response of the material, acetone as solvent, through solvent hot method synthesized grapheme - ferroferric oxide composite nanoparticles, and the preparation of became a film, the thermal reduction. And through X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), infrared spectrophotometer (IR), water evaporation test at different temperatures were studied such as the preparation of graphene - ferroferric oxide powders and thin films of the morphology and the conversion of field performance. The results showed that the preparation of graphene - ferroferric oxide film under 210 ℃, its thermal performance was the best.

KeyWords: graphene; Fe3O4; solvothermal method; photothermal conversion 

目录

1绪论 1

1.1 课题背景 1

1.1.1 石墨烯 1

1.1.2 四氧化三铁 1

1.1.3 石墨烯-四氧化三铁 2

1.2 石墨烯-四氧化三铁的制备方法 3

1.2.1制备石墨烯-四氧化三铁的传统方法 3

1.2.2液相法制备石墨烯-四氧化三铁的传统方法 3

1.2.3 一步法制备石墨烯-四氧化三铁 4

1.2.4 两步法制备石墨烯-四氧化三铁 4

1.2.5 机械研磨法制备石墨烯-四氧化三铁 4

1.3 课题的研究目的与意义 5

2 实验部分 7

2.1 实验药品与仪器 7

2.1.1 实验药品 7

2.1.2 实验主要仪器及原理 7

2.2 实验步骤 9

2.2.1 实验流程图 9

2.2.2 制备四氧化三铁纳米材料 10

2.2.3 制备石墨烯-四氧化三铁复合材料 10

2.2.4 制膜 10

2.2.5 热还原 10

2.2.6 水蒸发测试 10

2.2.7 样品表征与分析 11

3 实验结果与讨论 12

3.1 XRD图谱分析 12

3.2 红外光谱图分析 14

3.3 紫外-可见-近红外光谱图分析 15

3.4 SEM图谱分析 16

3.5 水蒸发测试 17

3.6 实验过程分析 20

3.6.1 Fe3O4制备分析 21

3.6.2 热还原分析 22

4 结论 23

致谢 24

参考文献 25

1绪论

1. 1 课题背景

1.1.1 石墨烯

石墨烯（Graphene）是一种以共价键形成的二维碳纳米材料，呈现六角型蜂窝状结构的它，只有一个碳原子的厚度。石墨烯在光学方面、电学方面以及力学方面的性能都非常好，因而可以作为直接吸收太阳能集热器的基质材料[1]。

石墨烯的价格低廉，轻薄但是韧性强，透光度高，被广泛应用于太阳电池领域，如代替导电玻璃作为太阳电池的透光电极，作为电池受体材料等。如Chandrasekhar等在钙钛矿太阳电池的一项研究中发现，用石墨烯/ZnO作为电子传输层的钙钛矿太阳电池，比单用ZnO作为电子传输层的光电性能好得多，短路电流密度从15.54mA/cm2提高到了19.97mA/cm2，光电转换效率从7.0%提升至10.3%[2]。