本文關(guān)鍵詞：納米碳復(fù)合材料的組裝和電化學(xué)性能的研究

  更多相關(guān)文章： 石墨烯 碳納米管 自組裝 電化學(xué)識別

【摘要】：電化學(xué)傳感器具有成本低、操作簡單、選擇性好、靈敏度高的特點,廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、食品安全等行業(yè)。以石墨烯和碳納米管為代表的納米碳材料具有極高的比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)電性和良好的電化學(xué)穩(wěn)定性,作為電化學(xué)傳感器電極材料在藥物、生物活性物質(zhì)、重金屬離子等的電化學(xué)識別和檢測方面具有良好的應(yīng)用前景。本論文以石墨烯(碳納米管)的非共價鍵修飾為基礎(chǔ),采用自組裝的方法制備結(jié)構(gòu)可控的石墨烯(碳納米管)納米薄膜或石墨烯/碳納米管復(fù)合物,研究自組裝產(chǎn)物對硝苯地平、多巴胺等物質(zhì)的電化學(xué)識別和檢測。具體為：(1)以靜電和氫鍵為驅(qū)動力,采用層層自組裝的方法,制備出結(jié)構(gòu)均勻致密的碳納米管／聚苯胺薄膜。電化學(xué)實驗證明該自組裝膜可以選擇性的催化硝苯地平的電化學(xué)氧化。硝苯地平(NIF)在該自組裝膜上的氧化電位相對于未修飾的氧化銦錫(ITO)電極降低了170 mV,且在1×10-6 mol/L～1×10-4mol/L濃度范圍內(nèi),硝苯地平的濃度與氧化峰的電流強度成正比。在相同條件下該自組裝膜對葡萄糖、尿素、抗壞血酸、檸檬酸鈉等均無明顯的電化學(xué)響應(yīng),說明該電極可以作為NIF的電化學(xué)探針。(2)基于芘與石墨烯的π-π相互作用,采用非共價鍵修飾的方法,將脲基嘧啶酮氫鍵單元引入石墨烯表面。進(jìn)一步以脲基嘧啶酮強氫鍵作用為驅(qū)動力,制備石墨烯層層自組裝薄膜。電化學(xué)實驗表明,該石墨烯層層自組裝薄膜可有效的催化多巴胺的電化學(xué)氧化,1×105 mol/L的多巴胺在該自組裝膜上的氧化電流相對于未修飾的ITO提高了100倍,在1.8×10-5 mol/L～2×10-4 mol/L范圍內(nèi)該自組裝膜可有效檢測多巴胺的濃度。(3)通過π-π相互作用和氫鍵協(xié)同作用,改變石墨烯的類平面結(jié)構(gòu),組裝了石墨烯包裹于碳納米管管壁上的復(fù)合物(石墨烯/碳納米管)。該復(fù)合物具有優(yōu)異的電化學(xué)性能,時間-電流曲線實驗證明在5×10-8mol/L～2×10-6 mol/L范圍內(nèi),該復(fù)合物修飾的電極可以有效的檢測多巴胺的濃度,檢測限低至5×10-9mol/L。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 碳納米管 自組裝 電化學(xué)識別
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TB33
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 石墨烯概述9-11
• 1.1.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)及其性能9-10
• 1.1.2 石墨烯的制備10-11
• 1.2 碳納米管11-12
• 1.2.1 碳納米管的結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.2 碳納米管的性能12
• 1.3 層層自組裝薄膜12-15
• 1.3.1 納米碳層層自組裝薄膜13-14
• 1.3.2 基于納米碳層層自組裝薄膜的電化學(xué)傳感器14-15
• 1.4 石墨烯/碳納米管復(fù)合材料15-17
• 1.4.1 石墨烯/碳納米管復(fù)合材料的制備15-17
• 1.4.2 石墨烯/碳納米管復(fù)合材料在電化學(xué)傳感器方面的應(yīng)用17
• 1.5 2-脲基-4[1H]-嘧啶酮四氫鍵17-18
• 1.6 主要研究內(nèi)容18-19
• 2 碳納米管/聚苯胺層層自組裝膜的制備及對硝苯地平的電化學(xué)檢測19-29
• 2.1 引言19-20
• 2.2 實驗原料及儀器20-21
• 2.2.1 實驗原料及試劑20
• 2.2.2 實驗儀器及耗材20-21
• 2.2.3 表征及性能測試儀器21
• 2.3 碳納米管/聚苯胺自組裝膜的制備21-22
• 2.3.1 聚苯胺(PANI)的制備21
• 2.3.2 聚苯胺/碳納米管(CNTs)層層靜電自組裝膜的制備21-22
• 2.4 結(jié)果及分析22-28
• 2.4.1 聚苯胺/碳納米管層層靜電自組裝膜的紫外-可見吸收光譜表征22-23
• 2.4.2 聚苯胺/碳納米管層層靜電自組裝膜的SEM表征23
• 2.4.3 X衍射光電子能譜(XPS)分析23-24
• 2.4.4 碳納米管/聚苯胺自組裝膜的CV24-25
• 2.4.5 電化學(xué)測試25-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 非共價鍵驅(qū)動的石墨烯自組裝膜的制備及對多巴胺的電化學(xué)檢測29-41
• 3.1 引言29-30
• 3.2 表征及性能測試儀器30
• 3.3 實驗方法30-33
• 3.3.1 組裝驅(qū)動力給予分子Pyrene-Upy的制備30-31
• 3.3.2 Pyrene-UPy/RGO復(fù)合物的制備31-32
• 3.3.3 石墨烯自組裝膜的制備32-33
• 3.4 結(jié)果與分析33-40
• 3.4.1 核磁表征33-34
• 3.4.2 Pyrene-UPy/RGO的紫外-可見吸收光譜表征34
• 3.4.3 Pyrene-UPy/RGO的TEM表征34-35
• 3.4.4 石墨烯層層自組裝薄膜的紫外-可見吸收光譜表征35-36
• 3.4.5 X衍射光電子能譜(XPS)分析36
• 3.4.6 石墨烯層層自組裝薄膜的SEM表征36-37
• 3.4.7 石墨烯層層自組裝薄膜的CV37-38
• 3.4.8 石墨烯層層自組裝薄膜的電化學(xué)測試38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 4 碳納米管/石墨烯復(fù)合材料的制備及對多巴胺的電化學(xué)檢測41-53
• 4.1 引言41-42
• 4.2 實驗方法42
• 4.2.1 碳納米管/石墨烯復(fù)合材料的制備42
• 4.2.2 電極的制備42
• 4.3 樣品表征及測試42-43
• 4.4 結(jié)果與分析43-52
• 4.4.1 紫外-可見吸收光譜表征43-44
• 4.4.2 X射線衍射(XRD)表征44-45
• 4.4.3 TEM表征45-46
• 4.4.4 SEM表征46
• 4.4.5 X衍射光電子能譜(XPS)分析46-47
• 4.4.6 熒光光譜表征47-48
• 4.4.7 阻抗表征48-49
• 4.4.8 電化學(xué)測試49-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 5 結(jié)論53-55
• 參考文獻(xiàn)55-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文62-63
• 致謝63-65

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