铁的氧化物由于拥有丰富的原料来源、对环境没有污染、安全性好以及优异的光吸收性能等优点,得到了研究者的重视。其中,α-Fe₂O₃是一种化学性质稳定、禁带宽度较窄,拥有很强的可见光吸收效率的半导体材料;通过控制反应条件来合成α-Fe₂O₃纳米颗粒,并探究形貌与尺寸对其光电性能的影响是目前的研究热点之一。另外,Fe₃O₄磁性纳米颗粒,在处理工业污水中的有毒重金属离子方面的应用也非常广泛。石墨烯（Graphene）是一种二维碳材料,有着优异的光学、热学、电学以及机械性能,是研究非常热门的新型材料。还原氧化石墨烯（RGO）与石墨烯相比,其表面含有许多含氧官能团,这些含氧官能团以及sp2杂化区域都能成为某些半导体颗粒的复合位点,这为制备晶粒尺寸更小、分散性更高的半导体复合物提供了可能。α-Fe₂O₃通过与RGO复合,可以有效增大比表面积、拓宽光谱吸收范围以及降低光生电子空穴对复合率,有利于光催化性能的提高。Fe₃O₄纳米颗粒通过与RGO复合,有利于增大其比表面积,从而增加吸附剂表面的吸附位点,吸附效果因此会得到提高。本论文主要的研究内容有以下几个方面:1、分别制备出了棒状、米粒状、纺锤形以及斜六方体四种不同形貌与尺寸的α-Fe₂O₃颗粒,并探究形貌与尺寸对α-Fe₂O₃颗粒的光电性能以及光催化性能的影响。实验结果表明:纳米尺寸的α-Fe₂O₃颗粒的光催化效果好于微米尺寸的;同为纳米尺寸的几种不同形貌α-Fe₂O₃颗粒的光催化效果也不一样,这主要是因为不同形貌的α-Fe₂O₃其表面暴露晶面不一样,电子传输的路径以及速率都不同,电化学测试显示:纺锤形α-Fe₂O₃的电子传输速率快于米粒状和斜六方体α-Fe₂O₃,这与光催化测试结果相吻合。2、通过水热法制备出了α-Fe₂O₃/RGO复合物,并探究RGO的复合对α-Fe₂O₃颗粒光催化性能的影响。光催化结果显示:当α-Fe₂O₃与RGO复合后,它对甲基橙溶液的光降解率从59%左右提高到接近100%;紫外可见吸收光谱结果显示:复合物对光谱的吸收范围从600 nm拓宽到了900 nm,表明了复合物提高了对可见光部分的吸收;同时,复合物中光生电子空穴对的复合率减小,导电能力提高,有利于更多光生电子传输到表面参与光催化反应。3、分别通过共沉淀法制备Fe₃O₄纳米磁性颗粒以及原位生长法制备Fe₃O₄与RGO的复合物,并用CTAB修饰后作为吸附剂对铬酸钾进行吸附。探究了时间、温度、PH值以及石墨烯复合比例对吸附性能的影响。结果表明:该吸附反应为放热反应,所以在低温下吸附效果更好;吸附反应的速率非常快,在30 min内即可达到吸附饱和;当PH值在3.5附近时,以Fe₃O₄与RGO的2:1复合物作为吸附剂对铬酸钾溶液进行吸附,在常温下,每克的吸附容量可达251 mg。