石墨烯基納米薄膜復合材料的制備及在電化學傳感器上的應用.pdf

1、石墨烯（GR）是一種獨特二維空間尺寸的納米材料，具有獨特的電學性質(zhì)、熱學性質(zhì)、機械強度、較大的比表面積、原料易得等特點，近年來引起了科學研究人員的廣泛關(guān)注。自2004年英國科學家Geim等人首次制備了單層二維片狀石墨烯，立即引起了科學界的研究和探索。石墨烯的出現(xiàn)填補了碳家族中二維結(jié)構(gòu)材料的空缺，使得碳納米材料從零維、一維、二維到三維形成了一個完整的體系。
　　基于石墨烯材料已在光電學、催化儲能、傳感器等諸多領(lǐng)域的應用。本論文采用優(yōu)

2、化Hummer法對石墨粉進行化學剝離，得到親水的氧化石墨烯(graphene oxide，GO)。以氧化石墨烯為前驅(qū)體，通過化學合成法制備了基于石墨烯基的復合材料，并對得到的產(chǎn)物性能進行表征；同時通過實驗的分析和探討復合材料的優(yōu)勢并將其用于電化學傳感器領(lǐng)域，制備了基于石墨烯基的復合物傳感器。其主要內(nèi)容如下:
　　(1)通過高錳酸鉀(KMnO4)、濃硫酸(H2SO4)及硝酸鈉(NaNO3)作氧化劑，對石墨粉進行化學氧化切割，使其表面

3、和邊緣修飾上羥基、羧基、環(huán)氧等親水性基團。通過過濾、洗滌、透析等方法，最后將得到氧化石墨烯GO。再以氧化石墨烯(GO)為前驅(qū)體與氯化亞銅(CuCl)在堿性溶液下，通過單模微波反應器，形成穩(wěn)定三維多孔結(jié)構(gòu)的CuO/r-GO復合材料。該復合材料用掃描電鏡(SEM)，透射電鏡(TEM)表征形貌，X射線衍射儀(XRD)表征晶格結(jié)構(gòu)，吸附-脫附等溫測試(BET)表征材料的孔隙。CuO/r-GO復合物修飾電極應用于葡萄糖的電化學傳感器具有較高的靈敏

4、度和穩(wěn)定性，寬的線性范圍和低的檢出限等優(yōu)點。
　　(2)利用高溫加熱的方法合成了碳量子點(CDs)，再通過化學還原制備了碳量子點功能化的石墨烯(CDs/r-GO)。掃描電鏡(SEM)，透射電鏡(TEM)表征形貌，原子力顯微鏡(AFM)研究表面結(jié)構(gòu)和厚度，紅外光譜(FT-IR)、紫外光譜(UV-vis)和熒光探討材料的光學特性。由于在CDs和r-GO之間存在強的電子轉(zhuǎn)移，通過層與層之間的π-π堆積和電子之間的轉(zhuǎn)移作用能夠加速電子轉(zhuǎn)移

5、，使復合材料具有高的電導性、電催化和氧化還原能力等性能。該復合材料可作為電化學傳感器定量分析對苯二酚(HQ)、鄰苯二酚(CC)和間苯二酚(RC)。此外，CDs/r-GO/GCE進一步用于實際檢測，得到較為滿意的效果。
　　(3)硫化鎘/還原氧化石墨烯(CdS/r-GO)復合物通過水熱反應合成，CdS/r-GO復合物被成功用來檢測苯二酚異構(gòu)體。通過對轉(zhuǎn)移系數(shù)(α)和電子遷移速率(ks)等進行了電荷的轉(zhuǎn)移原理的探究，循環(huán)伏安法和差分脈