本文選題：石墨烯 + 負(fù)載��； 參考：《江蘇大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：石墨烯(graphene,GE)是一種性能優(yōu)異的催化劑載體。將石墨烯與催化功能組分復(fù)合,可提高催化劑的導(dǎo)電性和電子遷移率,增大比表面積,增強(qiáng)催化劑的穩(wěn)定性。此外,還能顯著降低超電勢(shì)、促進(jìn)電催化分析物與電極表面的電子轉(zhuǎn)移,這對(duì)設(shè)計(jì)高性能電催化劑具有重要作用�；诖�,本論文制備了一系列以石墨烯為載體的二元復(fù)合催化材料,包括石墨烯負(fù)載的Cu_2O空心立方塊、Co納米顆粒、六方與立方晶系的Ni納米粒子,系統(tǒng)研究了復(fù)合催化材料的合成方法、形成機(jī)理、形貌結(jié)構(gòu),并重點(diǎn)探索了復(fù)合催化材料在對(duì)硝基苯酚(4-NP)還原及葡萄糖傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容如下:1.采用一步回流法,成功的將Cu_2O空心立方塊復(fù)合到還原氧化石墨烯(RGO)片上。利用X-射線衍射(XRD)、拉曼光譜(Raman)、透射電子顯微鏡(TEM)和X-光電子能譜(XPS)對(duì)所制備的RGO/Cu_2O納米復(fù)合材料進(jìn)行表征。結(jié)果表明Cu_2O為空心立方體結(jié)構(gòu),且較好的分散在RGO納米片上。通過(guò)循環(huán)伏安法(CV)和計(jì)時(shí)電流法研究了RGO/Cu_2O納米復(fù)合材料對(duì)于葡萄糖氧化的電催化性能,結(jié)果表明該復(fù)合材料對(duì)葡萄糖傳感響應(yīng)范圍在0.01~9.0mM(R2=0.997)之間,靈敏度高達(dá)785.69μA cm-2 mM-1;在信噪比等于3時(shí),檢出限低至0.44μM。與單獨(dú)的Cu_2O和其他Cu_2O基葡萄糖傳感材料相比,制備出的RGO/Cu_2O納米復(fù)合材料的電催化活性顯著提高。此外,該電催化劑還具有優(yōu)異的抗干擾能力。RGO/Cu_2O納米復(fù)合電催化劑的制備過(guò)程簡(jiǎn)單、成本較低,且具有較高的電催化活性,這使得該材料在葡萄糖傳感領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。2.采用原位生長(zhǎng)法,成功的將Co納米粒子高度分散在RGO納米片上,并利用XRD、Raman、TEM和XPS對(duì)其進(jìn)行表征。系統(tǒng)研究了RGO/Co納米復(fù)合材料的磁性和催化性能。結(jié)果表明,盡管復(fù)合材料中Co納米粒子的尺寸小于單疇尺寸,RGO/Co納米復(fù)合物仍顯示出室溫鐵磁性。此外,該復(fù)合材料在NaBH4還原4-NP中具有優(yōu)異的催化活性,且對(duì)葡萄糖的氧化具有較好的電催化性能。3.以三乙二醇為還原劑和分散劑,采用一種簡(jiǎn)易的原位回流法制備出RGO負(fù)載Ni納米粒子催化材料。通過(guò)XRD、Raman和TEM對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行表征,研究表明Ni納米粒子為六方相結(jié)構(gòu),且均勻的分散在RGO片表面。系統(tǒng)研究了RGO/Ni納米復(fù)合材料的催化活性和電催化性能。結(jié)果證明,在NaBH4還原4-NP的反應(yīng)中,RGO/Ni納米復(fù)合材料顯示出顯著增強(qiáng)的催化活性,其催化性能與貴金屬催化劑相當(dāng)。此外,RGO/Ni材料對(duì)葡萄糖的電催化氧化也顯示出優(yōu)異的電催化響應(yīng)性能,其線性范圍、檢出限和靈敏度分別為0.01~3.0 mM(R2=0.997)、2.8μM和535.258μA cm-2 mM-1。這種環(huán)保簡(jiǎn)單一步法合成路線可推廣到在石墨烯表面負(fù)載其他功能納米金屬,為石墨烯/金屬?gòu)?fù)合材料的應(yīng)用提供了機(jī)遇。4.通過(guò)簡(jiǎn)單的一步煅燒油酸金屬鹽前驅(qū)體制備出GE負(fù)載Ni納米顆粒催化材料,并用XRD、Raman、XPS、TEM和Brunauer-Emmett-Teller(BET)對(duì)其進(jìn)行表征。系統(tǒng)研究了GE/Ni納米復(fù)合材料的磁性和電催化性能。結(jié)果表明,GE/Ni納米復(fù)合物具有室溫鐵磁性。該材料對(duì)葡萄糖的電催化氧化顯示出優(yōu)異的催化性能,其線性范圍、檢出限和靈敏度分別為0.01~2.5 mM(R2=0.997)、0.86μM和358.0μA cm-2 mM-1。這種環(huán)境友好的合成路線不僅可用于大規(guī)模生產(chǎn)GE/Ni納米復(fù)合材料,還可推廣到合成其他不同金屬的GE/金屬?gòu)?fù)合材料,并應(yīng)用于催化和能量?jī)?chǔ)存等領(lǐng)域。
[Abstract]:The catalytic properties of RGO / Cu _ 2O nanocomposites were investigated by cyclic voltammetry ( XRD ) , Raman spectroscopy , transmission electron microscopy ( TEM ) and X - ray photoelectron spectroscopy ( XPS ) . The results show that GE / Ni nano - composites have excellent catalytic performance , linear range , detection limit and sensitivity are 0.01 - 3.0 mM ( R2 = 0.997 ) , 2.8渭M and 538.0渭 A cm - 2 mM - 1 , respectively . This kind of environment - friendly synthetic route can be used not only for large - scale production of GE / Ni nanocomposites , but also to the synthesis of other GE / Ni composite materials with different metals , and it can be applied to catalysis and energy storage .

【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：O643.36

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本文編號(hào)：1775348