普鲁士蓝作为一种具有独特结构和性能的材料，在电化学、催化等领域展现应用潜力。还原氧化石墨烯则以其良好的导电性和大的比表面积而受到关注。将普鲁士蓝与还原氧化石墨烯复合，可以结合两者的优势，制备出性能良好的复合材料。深入研究普鲁士蓝/还原氧化石墨烯复合材料的形貌、结构与成分，对于理解其性能和应用具有重要意义。

普鲁士蓝/还原氧化石墨烯复合材料的基本特性

普鲁士蓝

普鲁士蓝的化学式为Fe₄[Fe(CN)₆]₃，晶格中二价铁离子和三价铁离子依靠氰根(-C≡N-)相连，整体以面心立方结构交替出现。普鲁士蓝具有开放式三维骨架结构，有利于阳离子储存和扩散，其氧化还原过程的化学方程式为Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + 4K⁺ + 4e⁻ = K₄Fe₄[Fe(CN)₆]₃。此外，普鲁士蓝中的有机配体氰基(-CN)可以通过在空气中热解去除，或在惰性气氛中转移到无定形碳中，成为一种有吸引力的磁性金属/碳复合材料前体。

还原氧化石墨烯

还原氧化石墨烯是由氧化石墨烯经过还原处理得到的。氧化石墨烯具有丰富的含氧官能团，如羟基、羧基和环氧基等，使其具有良好的亲水性和分散性。通过还原反应，可以去除氧化石墨烯表面的部分含氧官能团，恢复石墨烯的共轭结构，从而提高其导电性和比表面积。

普鲁士蓝/还原氧化石墨烯复合材料的形貌特征

形貌调控

普鲁士蓝/还原氧化石墨烯复合材料的形貌对其性能有影响。通过调控制备条件，可以合成具有不同形貌的复合材料，如纳米立方体、纳米线、纳米片等。例如，通过调整水热反应温度和时间，可以合成不同尺寸的普鲁士蓝纳米立方体，均匀分散在还原氧化石墨烯表面。这种形貌调控可以提高复合材料的比表面积和活性位点数量，从而增强其催化性能和电化学性能。

成分分析

普鲁士蓝/还原氧化石墨烯复合材料的成分对其性能有影响。通过调控普鲁士蓝与还原氧化石墨烯的比例，可以优化复合材料的成分，从而提高其性能。例如，通过调整普鲁士蓝前驱体溶液的浓度，可以控制普鲁士蓝与还原氧化石墨烯的比例，从而优化复合材料的成分。通过X射线光电子能谱（XPS）和能量色散X射线光谱（EDS）等手段，可以详细分析复合材料的成分分布。例如，XPS结果显示普鲁士蓝与还原氧化石墨烯之间的化学键合，表明两者之间的良好相互作用；EDS结果显示普鲁士蓝与还原氧化石墨烯的均匀分布，表明复合材料的均匀性。

普鲁士蓝/还原氧化石墨烯复合材料的结构特点

普鲁士蓝的结构

普鲁士蓝的结构为一种独特面心立方形，Fe²⁺与Fe³⁺交错排列，其中金属离子与六个氰基基团组成八面体配位。随着研究的深入，人们开始用过渡金属离子代替Fe²⁺与Fe³⁺，制备了普鲁士蓝类似结构的材料，这一类材料被称为普鲁士蓝衍生物，其分子式为AₙEₓ[F(CN)₆]₃·YH₂O，A为碱金属，E、F为过渡金属。普鲁士蓝的三维孔道结构和高比表面积使其在储能、催化等领域具有应用前景。

还原氧化石墨烯的结构

还原氧化石墨烯保留了石墨烯的部分结构特征，具有二维片层结构。其表面存在一些缺陷和官能团，这些缺陷和官能团可以与普鲁士蓝颗粒发生相互作用，增强两者之间的结合力。同时，还原氧化石墨烯的二维结构为普鲁士蓝颗粒提供了良好的支撑平台，有利于普鲁士蓝颗粒的均匀分散。

复合材料的协同结构

在普鲁士蓝/还原氧化石墨烯复合材料中，普鲁士蓝颗粒附着在还原氧化石墨烯片层上，形成了一种协同结构。这种结构既发挥了普鲁士蓝的电化学活性，又利用了还原氧化石墨烯的良好导电性和大的比表面积。例如，在钠离子电池中，普鲁士蓝的三维空间结构中存在大量的配位子空隙，为钠离子的嵌入脱出提供了扩散通道，而还原氧化石墨烯则可以提高电子传导速率，从而提高电池的充放电性能。

普鲁士蓝/还原氧化石墨烯复合材料的应用潜力

普鲁士蓝/还原氧化石墨烯复合材料在电化学储能领域具有应用潜力。例如，在钠离子电池中，普鲁士蓝/还原氧化石墨烯复合材料可以作为正极活性材料。普鲁士蓝的三维空间结构为钠离子的嵌入脱出提供了扩散通道，而还原氧化石墨烯则提高了电子传导速率，使复合材料具有良好的充放电性能。此外，复合材料还具有良好的循环稳定性和倍率性能。