氧化石墨烯与石墨烯一样具有良好的电学性能,而因其表面富有多种含氧官能团,它小仅较石墨烯具有良好的亲水性、分散性,且具有丰富的表面可修饰性。将具有特定功能的化合物分子通过共价键或非共价键的方式对氧化石墨烯表面进行修饰,制备各种新型的氧化石墨烯功能材料,已成为目前研究的热点课题之一。该类材料在光化学、电化学、光催化等领域展示出潜在的应用前景。本文合成了新型水溶性钴酞菁修饰的氧化石墨烯纳米复合物,旨在开发一类新型的用于可见光催化降解废水中有机染料的高效光催化剂。首先,合成了含有四个咪唑阳离子基团的钴酞菁配合物ImPcCo,该配合物在水中呈现出良好的溶解性。然后,通过在其轴向上引入连有碳链长度不同的咪唑、甲基咪唑、丁基咪唑和十六烷基咪唑配体,合成了四种轴向取代钴酞菁ImPcCo-Im、ImPcCo-MeIm、ImPcCo-BuIm 和 ImPcCo-HexIm,利用紫外-可见吸收光谱考察了轴向配体不同对钴酞菁在水中聚集态的影响。结果表明,四种轴向取代钴酞菁在水中均具有良好的溶解性;与非轴向取代钴酞菁相比,它们在甲醇中的Q带最大吸收波长均发生不同程度的红移,其中,最大红移为10nm;非轴向取代钴酞菁在水中主要以聚集态存在,而四种轴向取代钴酞菁则主要以单体形式存在,由此说明轴向配体的引入可有效的缓解钴酞菁的聚集。但当轴向配体为十六烷基咪唑时,由于烷基链过长,疏水性增强,对聚集态的抑制作用与丁基咪唑作为轴向配体相比明显下降。此外,表面活性剂TX-100的加入对非轴向取代钴酞菁在水中聚集态的抑制作用也不显著。利用上述得到的钴酞菁分子与氧化石墨烯之间的π-π和静电吸附作用,制备了四种水溶性钴酞菁/氧化石墨烯复合物ImPcCo/GO、ImPcCo-Im/GO、ImPcCo-MeIm/GO和ImPcCo-BuIm/GO。采用红外光谱、紫外-可见吸收光谱、X射线粉末衍射及热重等手段对复合物的结构进行了表征。紫外-可见吸收光谱显示,四种钴酞菁吸附到氧化石墨烯上后,Q带最大吸收波长均发生不同程度的红移且Q带吸收峰变宽,表明钴酞菁与氧化石墨烯之间存在较强的π-π相互作用;引入体积适中的轴向配体不会影响酞菁分子与氧化石墨烯之间以非共价键方式复合。此外,通过紫外-可见吸收光谱的改变,分别确定了复合物ImPcCo/GO、ImPcCo-Im/GO、ImPcCo-MeIm/GO 和 ImPcCo-BuIm/GO 中每种钴酞菁的最大吸附量分别为 1.33X10-4 mmol/mgGO,9.64×10-5 mmol/mgGO,1.04×10-4 mmol/mgGO和 1.04 × 10-4 mmol/mgGO。最后,初步考察了纳米复合物ImPcCo/GO在可见光下催化降解RhB的催化性能。实验结果表明,单纯的配合物ImPcCo或氧化石墨烯均无光催化活性,而两者复合后得到的复合物ImPcCo/GO却呈现出显著的可见光催化活性。在达到吸附平衡后,可见光照射3 h,该复合物催化RhB降解率可以达到30%。由此说明,复合物ImPcCo/GO作为一种新型光催化剂,在可见光降解废水中有机染料方面具有潜在的应用前景。