（類）石墨烯-無機(jī)納米粒子復(fù)合物的制備及其傳感和能源應(yīng)用研究.pdf

1、本工作主要圍繞三個部分展開。在第一部分，研究重點(diǎn)是通過一步水熱還原法制備二硫化鉬/氧化亞銅納米粒子(MoS2/Cu2O)多孔納米復(fù)合物，并將其作為雙功能材料應(yīng)用于生物傳感器和氧化還原反應(yīng)中。由于p-型半導(dǎo)體氧化亞銅和n-型半導(dǎo)體二硫化鉬的結(jié)合，二硫化鉬/氧化亞銅納米復(fù)合物在生物傳感器和電化學(xué)催化劑方面都具有很大的應(yīng)用潛力。此外，獨(dú)特的三維類珊瑚多孔結(jié)構(gòu)使得二硫化鉬/氧化亞銅納米復(fù)合物擁有大比表面積，從而顯著地增強(qiáng)了材料的電催化性能。復(fù)合

2、物的三維珊瑚狀多孔結(jié)構(gòu)以及組成通過掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射分析(XRD)、比表面積與孔隙率分析儀(specific surface&pore analysis instrument)以及X射線光電子能譜(XPS)表征得到，結(jié)果顯示粒徑在5-10nm的氧化亞銅納米粒子成功負(fù)載于二維的二硫化鉬片層上，形成近似珊瑚結(jié)構(gòu)的三維多孔納米材料。電化學(xué)測試結(jié)果表明，由二硫化鉬/氧化亞銅納米復(fù)合物制備得到的雙氧水生

3、物傳感器顯示出寬線性檢測范圍、低檢測靈敏度、高選擇性和長程穩(wěn)定性。同時，類珊瑚結(jié)構(gòu)二硫化鉬/氧化亞銅多孔納米復(fù)合物也表現(xiàn)出優(yōu)良的電化學(xué)催化性能?？梢灶A(yù)見，這項(xiàng)工作中所采用的策略將不僅指導(dǎo)新型納米復(fù)合材料的功能設(shè)計(jì)，而且還將擴(kuò)大其在儲能、廢水處理、環(huán)境工程等方面的應(yīng)用潛力。
　　第二部分的研究主要圍繞通過簡單的一步水熱合成法制備裝飾有金納米顆粒的二硫化鉬片層(MoS2/AuNP)復(fù)合物，并將其用作可再充電的鋰-氧（Li-O2）電池展

4、開。制備得到的的Li-O2電池表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的比容量和循環(huán)效率，這歸因于MoS2/Au NP納米復(fù)合物的二維結(jié)構(gòu)以及MoS2納米片層結(jié)構(gòu)和AuNP的協(xié)同催化效應(yīng)。通過進(jìn)行SEM，拉曼光譜和XRD分析測量，以確定由MoS2/Au NP納米復(fù)合物L(fēng)i-O2電池的放電后產(chǎn)物。結(jié)果證實(shí)，放電后許多Li2O2小顆粒聚集在陰極的表面，其作為主要放電產(chǎn)物，可逆地形成于放電過程中?？梢灶A(yù)見通過簡單水熱法制備得到的片層狀半導(dǎo)體金屬硫化物與金屬納米粒子的復(fù)

5、合功能材料，有望進(jìn)一步應(yīng)用于催化、表面增強(qiáng)拉曼散射、能量存儲和生物傳感器。
　　第三部分主要介紹通過簡單的一步水熱法制備得到錨定有超分散氧化錫納米點(diǎn)(SnO2ND)的氧化還原石墨烯復(fù)合物(G/SnO2ND)，并進(jìn)一步用作準(zhǔn)固態(tài)鈉離子電容器(NIC)的負(fù)極材料。NIC的出現(xiàn)被認(rèn)為是在電化學(xué)電容器領(lǐng)域中增加能量密度和降低成本時代的開始。然而，找到合適的低成本和優(yōu)異電化學(xué)性能的負(fù)極材料是現(xiàn)階段最大的挑戰(zhàn)。本實(shí)驗(yàn)利用一步水熱法制備得到的G

6、/SnO2ND，其在0.5A g-1的電流密度下表現(xiàn)出276F g-1的高可逆比容量以及優(yōu)異的速率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。同時，利用鈉離子導(dǎo)電凝膠聚合物(N-GPE)電解質(zhì)組裝多壁碳納米管作為正極以及G/SnO2ND作為負(fù)極所獲得的NIC顯示出最大能量密度86Wh kg-1（在功率密度955Wkg-1下）和最大功率密度4100Wkg-1。在900次充電/放電循環(huán)之后，所獲得的電容在0.5Ag-1的電流密度下可保持其原始值的95％。值得注意的是