超臨界流體由于它們的特殊性質(zhì)，比如較低的黏度，較高的擴(kuò)散度，以及接近于零表面張力的性質(zhì)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在材料科學(xué)方面。在大部分超臨界流體中超臨界二氧化碳(ScCO2)是最常使用的一種，因?yàn)樗且环N不燃、無(wú)毒、便宜，并且在自然界中含量豐富的氣體而且已經(jīng)因此而提升為一種可持續(xù)利用的溶劑。利用超臨界二氧化碳的特性，合成新型的納米復(fù)合材料也是最新的研究熱點(diǎn)。石墨烯是一種具有一個(gè)原子層厚度的二維結(jié)構(gòu)，但是石墨烯片層很容易堆疊成多層從而減小表面積使其物理化學(xué)性能大大降低。近年來(lái)人們通過(guò)將納米粒子附著在石墨烯表面來(lái)降低石墨烯片層的堆疊納米粒子，并且提高了附著納米粒子的比表面積，可以是金屬納米粒子(如Au，Pt等)和金屬氧化物(如SnO2，TiO2等)，石墨烯基納米復(fù)合材料的對(duì)應(yīng)用到傳感器超級(jí)電容器鋰電池催化劑等領(lǐng)域起到了重要的作用。
本文利用超臨界二氧化碳和乙醇混合流體，通過(guò)混合流體的穿透能力強(qiáng)和溶解性能高的特性，以及乙醇對(duì)SnCl2良好的溶解性能，將錫氧化物成功地沉積在石墨烯表面。并通過(guò)FT-IR，XRD，TEM，XPS等測(cè)試手段，對(duì)錫氧化物／EG復(fù)合材料的分布形態(tài)，晶體結(jié)構(gòu)，以及復(fù)合材料的化合價(jià)等進(jìn)行了表征。
結(jié)果與討論
1、氧化石墨與還原石墨的紅外分析
石墨被氧化為氧化石墨后，含氧基團(tuán)被引入到碳結(jié)構(gòu)中去。傅里葉紅外光譜測(cè)試證實(shí)了含氧基團(tuán)的存在。氧化石墨的紅外譜圖在3397cm-1附近出現(xiàn)了較強(qiáng)的-OH基團(tuán)的伸縮振動(dòng)特征吸收峰。由于氧化石墨有較強(qiáng)的吸水性，片層之間存在分子間水。在3000～3700cm-1范圍內(nèi)出現(xiàn)較寬的由于吸附水造成的峰；在1736，1629 cm-1出現(xiàn)了明顯的C=O吸收峰，這是在氧化石墨邊緣-COOH的出現(xiàn)造成的；在1065cm-1附近出現(xiàn)的是C-O-C基團(tuán)的吸收峰。
而快速熱膨脹后的石墨烯的官能團(tuán)峰出現(xiàn)消失或強(qiáng)度顯著減弱的現(xiàn)象。上述現(xiàn)象說(shuō)明氧化石墨經(jīng)快速熱膨脹法處理后，其含氧基團(tuán)以CO2和H2O分子形式揮發(fā)掉了，雖然經(jīng)過(guò)熱解之后含氧基團(tuán)大量消失，但仍殘留部分含氧基團(tuán)。
2、SnO2負(fù)載還原石墨烯復(fù)合材料的XPS分析
復(fù)合材料中Sn3d5/2的能譜圖，利用Auger Scan軟件對(duì)其進(jìn)行分峰擬合，通過(guò)全掃描譜圖，Sn3d5/2譜圖和Sn3d5/2高分辨譜圖，我們可以證明Sn原子的存在，并且Sn原子是以兩種價(jià)態(tài)(Sn+4，Sn+2)存在的。通過(guò)Sn3d5/2譜圖分峰擬合曲線可以得出，SnO2/SnO=5：6。
分析每個(gè)元素的含量可以半定量的衡量通過(guò)在超臨界中負(fù)載錫氧化物的量。氧化錫負(fù)載還原石墨的XPS數(shù)據(jù)中Sn原子的含量為1.3％，而O原子的含量卻是16．1％，通過(guò)氧化錫中Sn與O的原子分析可以得出，在我們還原的石墨上還有較為大量的O原子的存在。同時(shí)Sn原子的含量達(dá)到了1.3％，而且錫氧化物僅僅分布在還原石墨烯的表層，分布較為均勻，極大的提高了錫氧化物的比表面積，為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用打開(kāi)了新的應(yīng)用途徑。
3、結(jié)論
本文利用超臨界二氧化碳和乙醇混合流體，通過(guò)混合流體的穿透能力強(qiáng)和溶解性能高的特性，成功將錫氧化物沉積在石墨烯的表面，制備納米復(fù)合材料。此種方法制備的納米復(fù)合材料中的錫氧化物均勻地分算在石墨烯的表面，其平均粒徑為3．6nrn。錫氧化物的晶體結(jié)構(gòu)為SnO2(110)，(101)與(211)。錫氧化物主要是SnO2和SnO且其含量比為5：6。