本文選題：石墨烯 + 多孔碳�。� 參考：《江西師范大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：納米材料在電化學(xué)傳感器、超級電容器和電催化等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。單獨的納米顆粒容易在電極表面聚集,阻礙電子傳輸,降低有效表面積,從而抑制其性能。因此,尋找有效的支撐材料或者將納米材料制成不易堆積的三維結(jié)構(gòu)刻不容緩。石墨烯和生物質(zhì)多孔碳都是普遍使用的支撐材料。石墨烯具有大的比表面積、快速的電子轉(zhuǎn)移能力、優(yōu)良的導(dǎo)電性、好的電催化活性、寬的電化學(xué)窗口等優(yōu)點。而生物質(zhì)多孔碳則具有來源廣泛、價格低廉、比表面積大、環(huán)境友好、擴(kuò)散路徑短、導(dǎo)電性好、孔隙率高等優(yōu)點。因此本論文設(shè)計了在石墨烯和生物質(zhì)多孔碳基底上通過電沉積、化學(xué)氧化還原、氣相沉積等方法負(fù)載金屬、雙金屬、酶、聚合物等納米材料,并成功用于葡萄糖傳感、過氧化氫傳感、催化氧還原、超級電容器等多個領(lǐng)域。具體工作如下:1、我們通過電沉積的方法將Ni-Co納米結(jié)構(gòu)材料(Ni-Co NSs)負(fù)載在還原的氧化石墨烯(rGO)修飾的玻碳電極(GCE)上。采用循環(huán)伏安法、計時電流法和計時安培法對Ni-Co NSs/rGO/GCE的電化學(xué)行為及其對葡萄糖的電催化氧化性能進(jìn)行了研究。著重探究了沉積圈數(shù)、Ni/Co摩爾比對該電極的電化學(xué)行為及對葡萄糖電催化性能的影響。實驗結(jié)果表明,沉積圈數(shù)為20、Ni/Co摩爾比為1:1時制得的電極對葡萄糖具有最佳的電催化活性。檢測葡萄糖的線性范圍為0.01-2.65 mM,靈敏度為1773.61μA cm-2 mM-1,檢出限為3.79μM(S/N=3)。2、我們基于珊瑚狀的Cu顆粒/聚苯胺(PANI)/rGO/GCE構(gòu)建了一種新型的無酶葡萄糖傳感器。首先通過原位化學(xué)氧化的方法制備PANI/rGO,然后滴在GCE上,接著通過靜電位沉積的方法將珊瑚狀的Cu顆粒沉積在PANI/r GO/GCE上。采用循環(huán)伏安法、電化學(xué)阻抗、計時電流法和計時安培法對Cu/PANI/rGO/GCE的電化學(xué)行為及其對葡萄糖的電催化氧化性能進(jìn)行了研究。該葡萄糖傳感器具有寬的線性范圍(0.01 9.66 mM),高的靈敏度(603.59μA cm-2 mM-1)和低的檢出限(4.02μM(S/N=3))。3、我們通過簡單的一步方法制得Pt-NiO/rGO納米復(fù)合材料并用于葡萄糖傳感器。實驗發(fā)現(xiàn),少量Pt的存在可以顯著提高NiO的催化活性,而且在控制Pt-NiO納米片陣列的形成時發(fā)揮了重要作用。Pt-NiO納米片陣列是垂直生長在rGO表面的,這有效地降低了Pt-Ni O納米片的聚集,增大了有效表面積。同時,Pt-NiO/rGO垂直陣列結(jié)構(gòu)避免了納米材料在電極表面形成致密結(jié)構(gòu),相應(yīng)地增加了Pt-NiO/rGO催化劑的固載量。所以,Pt-NiO/rGO/GCE可用于高靈敏和高選擇性的無酶葡萄糖檢測。它的線性范圍為0.008-14.5 mM,靈敏度為832.95μA cm-2 m M-1,檢出限為2.67μM(S/N=3)。4、三維的洋麻桿衍生的多孔碳(KSC)/N摻雜的碳納米管(NCNTs)復(fù)合材料是通過CVD方法將NCNTs生長KSC上而制備的。網(wǎng)狀的NCNTs密集地分布在KSC孔壁上,從而極大地增加了KSC的有效表面積和活性位點,并相應(yīng)地增加它的催化活性。因此,KSC/NCNTs復(fù)合材料直接用于ORR,表現(xiàn)出了良好的催化性能。另外,KSC/NCNTs作為支撐材料來負(fù)載PB NPs和GOD分別用于過氧化氫和葡萄糖傳感器。KSC/NCNTs/PB NPs對過氧化氫傳感表現(xiàn)出良好的催化性能因其大的表面積,蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)和快速的傳質(zhì)。KSC/NCNTs/GOD葡萄糖生物傳感器具有有效的直接電子轉(zhuǎn)移和寬的線性范圍,因為它克服了傳統(tǒng)酶電極的一些缺點,如困難的直接電子轉(zhuǎn)移、機(jī)械不穩(wěn)定、支撐材料的堆積及分散劑的消極影響。結(jié)果表明,三維KSC/NCNTs復(fù)合材料在多種領(lǐng)域,如燃料電池、傳感平臺、超級電容器等都具有潛在的應(yīng)用價值。5、在酸性條件下,加入一定比例的過硫酸銨和苯胺單體,通過原位化學(xué)氧化聚合的方法在KSC/NCNTs上生長PANI材料。該復(fù)合材料兼具PANI和KSC的優(yōu)點,表現(xiàn)出高的比電容和長期的循環(huán)穩(wěn)定性。在電流密度為0.1 A g-1時,比電容為1090.36 F g-1。在電流密度為0.1 A g-1時循環(huán)1000圈之后,它的比電容仍保持初始時的96.9%。
[Abstract]:綰崇背鏉愭枡鍦ㄧ數(shù)鍖栧浼犳劅鍣，

本文編號：1958091