南京工程学院大学生科技创新基金项目立项申报书.doc

项目编号南京工程学院大学生科技创新基金项目立 项 申 报 书 项目名称： 石墨烯金属硫化物纳米复合材料的合成及其性能的研究 负 责 人： 蔡宏涛 学 号： 205121008 指导教师： 张克杰 院 系： 材料工程学院 联系电话：填表日期： 2013年11月 共青团南京工程学院委员会印制负责人姓 名蔡宏涛 学号205121008 班 级高分子121 专 业高分子材料与工程联 系 电 指导教师姓 名 张克杰专业/研究方向高分子复合材料职称/职务 讲师联 系 电 话责人近年来承接、组织、参与的学术科技活动情况（含科技项目、学术论文名称、完成时间、鉴定、发展以及获奖情况等） 负责人最近在张老师带领下阅读和学习了大量有关资料，具备了一定做实验的能力，善于与人沟通，组织能力较强。项目组其他成员情况序号姓名学号班 级专业项目分工签名 1蔡宏涛 205121008高分子121高分子材料与工程实验2陆炎205121021高分子121高分子材料与工程实验3陈鹏205121010高分子121高分子材料与工程实验4李世影205121018高分子121高分子材料与工程实验5曾相元205121009高分子121高分子材料与工程数据处理、分析 项目组其他成员近年来承接、组织、参与的学术科技活动情况（含科技项目、学术论文名称、完成时间、鉴定、发展以及获奖情况等）项目组成员均在张老师手下工作数月，学习了各种有关实验方法与技巧，对实验有浓厚兴趣，多人曾经获得化学竞赛奖项，多次参加活动，有良好的合作基础。研 究 项 目名 称石墨烯-金属硫化物纳米复合材料的合成及其性能研究 课题性质 自然科学类 人文社科类申请经费3000 一、项目的研究意义、国内外研究现状、水平和发展趋势，研究预期达到的科学技术水平、社会和经济效益。 石墨烯由Geim等人在2004年通过微机械剥离法首次获得，是人类已知强度最高的物质，也是常温下导电性能最好的材料，可以作为电子受体材料，储能材料，电极材料等，优异的性质使其成为材料界新宠以石墨烯为基础的复合材料可以更有效的利用石墨烯的优点，且增强与其他材料的协同作用。金属硫化物作为一类具有优异性能的II-族半导体纳米材料，其光电催化活性和奇异的选择性，电子结构、光合反应和电子输运性质都与尺寸和形貌有关，在电子器件、能量传递、生物检测等方面有着广泛应用。尽管其制备方法的研究取得较大进展，但其形貌、尺寸的可控制合成问题仍没有很好的解决。因此，有效地合成与组装形貌可控的金属硫化物纳米材料无论从基础研究，还是从应用的角度来看，都有着特殊重要的意义。 根据石墨烯和金属硫化物各自独特性质，申请者认为设计二者复合，石墨烯作为载体，硫化物作为石墨烯层间的支撑，可以增强彼此双重协同效应，扩大该复合材料在催化、光电子、储能、生物传感器及电池领域的应用。所以，探索开发操作简单、成本低廉、形貌可控的石墨烯-金属硫化物复合材料的合成方法，研究其独特性质，是一个富有挑战、充满乐趣且意义非凡的课题二、项目的研究内容、预计突破或解决哪些技术难题、研究的创新点。 1、研究内容1）研究目标：设计合成合适的含硫金属配合物；一步法制备石墨烯-金属硫化物纳米复合材料；研究目标产物的形貌和性质。2）主要内容：（1）合成含硫金属配合物（2）制备石墨烯-金属硫化物纳米复合材料（3）研究石墨烯-金属硫化物纳米复合材料的形貌和性质 2、研究的创新点（1） 以含硫金属配合物为单一前驱体，改进传统制备石墨烯复合物的反应机制，一步热分解合成石墨烯-金属硫化物纳米复合材料。该方法操作简单，成本低廉，反应条件比较容易控制，为石墨烯复合物工业化生产提供科学方法。（2） 用核磁、质谱手段原位分析配合物的热分解过程，为理论分析配合物的热分解微观机理提供科学数据。三、项目的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析1、 项目的研究技术路线本项目从配体的选择入手，先合成含硫金属配合物，然后通过一步热分解制备石墨烯-金属硫化物纳米复合材料。调整反应条件，探索热解机理；并研究目标产物结构和性质的关系，主要路线设计如下（见图2）： 图2 含硫配合物的制备、目标产物的合成及性质检测流程图2、实验可行性分析本项目的工作是在前期研究成果的基础上展开的，沿着前期的思路和基本研究方法，继续广泛和深入的开展研究，改变传统制备石墨烯复合材料的反应机制，可望获得成熟的、操作简单且经济的制备石墨烯-金属硫化物纳米复合物的方法。申请者在前期研究工作中，对金属配合物的制备及金属配合物的热分解都开展研究，并取得一定进展：已经制备出硫化镉纳米棒-石墨烯复合物。本项目所提出研究内容和技术方案大多是经过初步探索过的结果和经验，因此完成这些研究内容是可行的，也是可能的。四、研究工作条件和基础（包括前期研究工作基础，已有研究成果，现有的主要仪器设备、研究技术及协作条件等）本项目组成员大多长期从事与碳材料有关的纳米复合材料的研究工作。张克杰老师等人在这一领域已经颇有建树，在石墨烯-金属硫化物纳米复合材料的制备上，已经有所进展。本项目依托单位是南京工程学院 材料学院，拥有实验所需要的合成仪器和主要的测试设备，包括扫描电镜、透射电镜、红外、核磁共振仪、X粉末衍射仪、荧光测试仪器等。另外，本单位与国内相关科研单位如南京大学、南京理工大学有良好的合作关系，如有实验需要，可以外协完成。五、预期研究成果1、 研究总结报告2、 实验成果样品3、 一篇结题报告；在国内专业刊物上发表一篇学术论文。六、考核目标1、 研究总结报告2、 实验成果样品3、 一篇结题报告；在国内专业刊物上发表一篇学术论文。七、主要参考文献或资料八、经费预算支 出 科 目金 额（元）计 划 根 据原材料费用 3000 实验原材料 实验费用1000 实验设备等费用 查找资料费用 300 购买资料等费用外出调研费200外出路费等其他费用500组织人员工作等费用总经费 5000元，其中申请3000 元，自筹 2000元项目组意见（项目的意义、项目组成员的学术水平、完成本项目的条件、填报内容的真实性等） 本项目以含硫金属配合物为单一前驱体，通过一步热分解法制备石墨烯-金属硫化物纳米复合材料。该方法操作相对简单，成本比较低廉，改变传统制备石墨烯-金属硫化物纳米复合材料的形成机制，值得研究。项目负责人