南京工程學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目立項(xiàng)申報(bào)書(shū)

1、項(xiàng)目編號(hào)南京工程學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目立 項(xiàng) 申 報(bào) 書(shū) 項(xiàng)目名稱： 石墨烯金屬硫化物納米復(fù)合材料的合成及其性能的研究 負(fù) 責(zé) 人： 蔡宏濤 學(xué) 號(hào)： 205121008 指導(dǎo)教師： 張克杰 院 系： 材料工程學(xué)院 聯(lián)系電話：填表日期： 2013年11月 共青團(tuán)南京工程學(xué)院委員會(huì)印制負(fù)責(zé)人姓 名蔡宏濤 學(xué)號(hào)205121008 班 級(jí)高分子121 專 業(yè)高分子材料與工程聯(lián) 系 電 指導(dǎo)教師姓 名 張克杰專業(yè)/研究方向高分子復(fù)合材料職稱/職務(wù) 講師聯(lián) 系 電 話責(zé)人近年來(lái)承接、組織、參與的學(xué)術(shù)科技活動(dòng)情況（含科技項(xiàng)目

2、、學(xué)術(shù)論文名稱、完成時(shí)間、鑒定、發(fā)展以及獲獎(jiǎng)情況等） 負(fù)責(zé)人最近在張老師帶領(lǐng)下閱讀和學(xué)習(xí)了大量有關(guān)資料，具備了一定做實(shí)驗(yàn)的能力，善于與人溝通，組織能力較強(qiáng)。項(xiàng)目組其他成員情況序號(hào)姓名學(xué)號(hào)班 級(jí)專業(yè)項(xiàng)目分工簽名 1蔡宏濤 205121008高分子121高分子材料與工程實(shí)驗(yàn)2陸炎205121021高分子121高分子材料與工程實(shí)驗(yàn)3陳鵬205121010高分子121高分子材料與工程實(shí)驗(yàn)4李世影205121018高分子121高分子材料與工程實(shí)驗(yàn)5曾相元205121009高分子121高分子材料與工程數(shù)據(jù)處理、分析 項(xiàng)目組其他成員近年來(lái)承接、組織、參與的學(xué)術(shù)科技活動(dòng)情況（含科技項(xiàng)目、學(xué)術(shù)論文名稱、完成時(shí)間

3、、鑒定、發(fā)展以及獲獎(jiǎng)情況等）項(xiàng)目組成員均在張老師手下工作數(shù)月，學(xué)習(xí)了各種有關(guān)實(shí)驗(yàn)方法與技巧，對(duì)實(shí)驗(yàn)有濃厚興趣，多人曾經(jīng)獲得化學(xué)競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)，多次參加活動(dòng)，有良好的合作基礎(chǔ)。研 究 項(xiàng) 目名 稱石墨烯-金屬硫化物納米復(fù)合材料的合成及其性能研究 課題性質(zhì) 自然科學(xué)類 人文社科類申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)3000 一、項(xiàng)目的研究意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)，研究預(yù)期達(dá)到的科學(xué)技術(shù)水平、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。 石墨烯由Geim等人在2004年通過(guò)微機(jī)械剝離法首次獲得，是人類已知強(qiáng)度最高的物質(zhì)，也是常溫下導(dǎo)電性能最好的材料，可以作為電子受體材料，儲(chǔ)能材料，電極材料等，優(yōu)異的性質(zhì)使其成為材料界新寵以石墨烯為基礎(chǔ)的復(fù)合材料可以

4、更有效的利用石墨烯的優(yōu)點(diǎn)，且增強(qiáng)與其他材料的協(xié)同作用。金屬硫化物作為一類具有優(yōu)異性能的II-族半導(dǎo)體納米材料，其光電催化活性和奇異的選擇性，電子結(jié)構(gòu)、光合反應(yīng)和電子輸運(yùn)性質(zhì)都與尺寸和形貌有關(guān)，在電子器件、能量傳遞、生物檢測(cè)等方面有著廣泛應(yīng)用。盡管其制備方法的研究取得較大進(jìn)展，但其形貌、尺寸的可控制合成問(wèn)題仍沒(méi)有很好的解決。因此，有效地合成與組裝形貌可控的金屬硫化物納米材料無(wú)論從基礎(chǔ)研究，還是從應(yīng)用的角度來(lái)看，都有著特殊重要的意義。 根據(jù)石墨烯和金屬硫化物各自獨(dú)特性質(zhì)，申請(qǐng)者認(rèn)為設(shè)計(jì)二者復(fù)合，石墨烯作為載體，硫化物作為石墨烯層間的支撐，可以增強(qiáng)彼此雙重協(xié)同效應(yīng)，擴(kuò)大該復(fù)合材料在催化、光電子、儲(chǔ)能

5、、生物傳感器及電池領(lǐng)域的應(yīng)用。所以，探索開(kāi)發(fā)操作簡(jiǎn)單、成本低廉、形貌可控的石墨烯-金屬硫化物復(fù)合材料的合成方法，研究其獨(dú)特性質(zhì)，是一個(gè)富有挑戰(zhàn)、充滿樂(lè)趣且意義非凡的課題二、項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容、預(yù)計(jì)突破或解決哪些技術(shù)難題、研究的創(chuàng)新點(diǎn)。 1、研究?jī)?nèi)容1）研究目標(biāo)：設(shè)計(jì)合成合適的含硫金屬配合物；一步法制備石墨烯-金屬硫化物納米復(fù)合材料；研究目標(biāo)產(chǎn)物的形貌和性質(zhì)。2）主要內(nèi)容：（1）合成含硫金屬配合物（2）制備石墨烯-金屬硫化物納米復(fù)合材料（3）研究石墨烯-金屬硫化物納米復(fù)合材料的形貌和性質(zhì) 2、研究的創(chuàng)新點(diǎn)（1） 以含硫金屬配合物為單一前驅(qū)體，改進(jìn)傳統(tǒng)制備石墨烯復(fù)合物的反應(yīng)機(jī)制，一步熱分解合成石墨烯-

6、金屬硫化物納米復(fù)合材料。該方法操作簡(jiǎn)單，成本低廉，反應(yīng)條件比較容易控制，為石墨烯復(fù)合物工業(yè)化生產(chǎn)提供科學(xué)方法。（2） 用核磁、質(zhì)譜手段原位分析配合物的熱分解過(guò)程，為理論分析配合物的熱分解微觀機(jī)理提供科學(xué)數(shù)據(jù)。三、項(xiàng)目的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析1、 項(xiàng)目的研究技術(shù)路線本項(xiàng)目從配體的選擇入手，先合成含硫金屬配合物，然后通過(guò)一步熱分解制備石墨烯-金屬硫化物納米復(fù)合材料。調(diào)整反應(yīng)條件，探索熱解機(jī)理；并研究目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，主要路線設(shè)計(jì)如下（見(jiàn)圖2）： 圖2 含硫配合物的制備、目標(biāo)產(chǎn)物的合成及性質(zhì)檢測(cè)流程圖2、實(shí)驗(yàn)可行性分析本項(xiàng)目的工作是在前期研究成果的基礎(chǔ)上展開(kāi)的，沿著前期的思

7、路和基本研究方法，繼續(xù)廣泛和深入的開(kāi)展研究，改變傳統(tǒng)制備石墨烯復(fù)合材料的反應(yīng)機(jī)制，可望獲得成熟的、操作簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)的制備石墨烯-金屬硫化物納米復(fù)合物的方法。申請(qǐng)者在前期研究工作中，對(duì)金屬配合物的制備及金屬配合物的熱分解都開(kāi)展研究，并取得一定進(jìn)展：已經(jīng)制備出硫化鎘納米棒-石墨烯復(fù)合物。本項(xiàng)目所提出研究?jī)?nèi)容和技術(shù)方案大多是經(jīng)過(guò)初步探索過(guò)的結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)，因此完成這些研究?jī)?nèi)容是可行的，也是可能的。四、研究工作條件和基礎(chǔ)（包括前期研究工作基礎(chǔ)，已有研究成果，現(xiàn)有的主要儀器設(shè)備、研究技術(shù)及協(xié)作條件等）本項(xiàng)目組成員大多長(zhǎng)期從事與碳材料有關(guān)的納米復(fù)合材料的研究工作。張克杰老師等人在這一領(lǐng)域已經(jīng)頗有建樹(shù)，在石墨烯-

8、金屬硫化物納米復(fù)合材料的制備上，已經(jīng)有所進(jìn)展。本項(xiàng)目依托單位是南京工程學(xué)院 材料學(xué)院，擁有實(shí)驗(yàn)所需要的合成儀器和主要的測(cè)試設(shè)備，包括掃描電鏡、透射電鏡、紅外、核磁共振儀、X粉末衍射儀、熒光測(cè)試儀器等。另外，本單位與國(guó)內(nèi)相關(guān)科研單位如南京大學(xué)、南京理工大學(xué)有良好的合作關(guān)系，如有實(shí)驗(yàn)需要，可以外協(xié)完成。五、預(yù)期研究成果1、 研究總結(jié)報(bào)告2、 實(shí)驗(yàn)成果樣品3、 一篇結(jié)題報(bào)告；在國(guó)內(nèi)專業(yè)刊物上發(fā)表一篇學(xué)術(shù)論文。六、考核目標(biāo)1、 研究總結(jié)報(bào)告2、 實(shí)驗(yàn)成果樣品3、 一篇結(jié)題報(bào)告；在國(guó)內(nèi)專業(yè)刊物上發(fā)表一篇學(xué)術(shù)論文。七、主要參考文獻(xiàn)或資料八、經(jīng)費(fèi)預(yù)算支 出 科 目金 額（元）計(jì) 劃 根 據(jù)原材料費(fèi)用 3000 實(shí)驗(yàn)原材料 實(shí)驗(yàn)費(fèi)用1000 實(shí)驗(yàn)設(shè)備等費(fèi)用 查找資料費(fèi)用 300 購(gòu)買資料等費(fèi)用外出調(diào)研費(fèi)200外出路費(fèi)等其他費(fèi)用500組織人員工作等費(fèi)用總經(jīng)費(fèi) 5000元，其中申請(qǐng)3000 元，自籌 2000元項(xiàng)目組意見(jiàn)（項(xiàng)目的意義、項(xiàng)目組成員的學(xué)術(shù)水平、完成本項(xiàng)目的條件、填報(bào)內(nèi)容的真實(shí)性等） 本項(xiàng)目以含硫金屬配合物為單一前驅(qū)體，通過(guò)一步熱分解法制備石墨烯-金屬硫化物納米復(fù)合材料。該方法操作相對(duì)簡(jiǎn)單，成本比較低廉，改變傳統(tǒng)制備石墨烯-金屬硫化物納米復(fù)合材料的形成機(jī)制，值得研究。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人