石墨烯作為一種二維碳材料,由于其良好的電化學穩(wěn)定性、較大的比表面積和較高的導(dǎo)電性,在電化學傳感方面顯示出巨大的應(yīng)用潛能。另一方面,超分子化學中分子識別的特點在于高度的選擇性和可逆性,這與傳感器對敏感膜的要求不謀而合。柱芳烴,作為重要的超分子之一,在對客體分子識別過程中,已展現(xiàn)出一些獨特的特性,為其在電化學傳感的發(fā)展提供了可能性。本文提出將柱芳烴修飾在石墨烯表面,得到具有分子識別能力的柱芳烴功能化石墨烯復(fù)合材料,將其作為修飾材料在電極表面構(gòu)筑了新的電化學傳感器。具體研究內(nèi)容如下:（1）將水溶性的氨基功能化的柱[6]芳烴（CP6）修飾到氧化石墨烯（GO）的表面,通過紅外吸收光譜（FTIR）、紫外吸收光譜（UV-Vis）、熱重分析（TGA）、X射線光電子能譜分析（XPS）和Zeta電位等方法表征了GO-CP6的特性。采用脈沖電位法（PPM）,一步實現(xiàn)GO的還原和電極修飾,構(gòu)建了石墨烯-柱芳烴（Er GO-CP6）超分子納米復(fù)合膜修修飾電極（Er GO-CP6/GCE）。掃描電鏡（SEM）、拉曼光譜（Raman）和循環(huán)伏安法（CV）等手段表征了Er GO-CP6修飾電極特性。在此基礎(chǔ)上,研究了... 

【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖

第一章緒論5用下將分散液中的GO直接在裸電極表面還原成石墨烯。對比于間接電化學還原，該方法有明顯的優(yōu)勢：(1)試劑無毒，條件溫和，不產(chǎn)生二次污染，操作過程簡便快速。(2)制備過程可控，容易在電極界面實現(xiàn)功能化構(gòu)建和分子結(jié)構(gòu)設(shè)計。直接電化學還原方法還可以將納米復(fù)合物和GO混合，然后讓二者的混合物通過電化學同步沉積到電極的表面，這為制備ErGO的納米混合物提供更簡便、直接的方法。Wu等[31]也將GO與氮摻雜碳納米管(NCNTs)混合均勻，用電化學沉積了ErGO/NCNTs，進一步的表征與測試，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合物可以有效的降低石墨烯的團聚現(xiàn)象，并提高其導(dǎo)電性能。這些功能化石墨烯的構(gòu)建，對電化學傳感器的應(yīng)用提供了更多的可能性。2.基于脈沖電位法構(gòu)建的ErGO修飾電極目前，電化學還原石墨烯多采用的是恒電位法[32]和循環(huán)伏安法[33]。這兩種方法還原效率并不高，而且在沉積過程中構(gòu)建復(fù)合材料修飾界面時，并不能克服易堆積、易氧化等缺點。圖1.3構(gòu)建石墨烯薄膜時的電流和電位(插圖)變化圖脈沖電位法(PPM)的電位是按照矩形波變化的，最大的特點就是存在脈沖間隔。如圖1.3展示了脈沖電位技術(shù)構(gòu)建石墨烯薄膜是的電流和電位變化波形圖。它在玻碳電極表面采用了兩種電位：陽極電位和陰極電位。當施加一個脈沖電位后，GO沉積在GCE表面，當施加另一個脈沖電位時，GO得到還原變成ErGO。期間由于脈沖間隔的存在，GCE溶液界面處消耗的物質(zhì)得到補償，晶粒的增長受到阻礙，不易發(fā)生團聚，從而形成晶粒較小且均勻的薄膜。Rajendran等[34]采用脈沖電位法制得了聚苯胺膜，在實驗過程中還通過調(diào)節(jié)不同的脈沖參數(shù)條件，

第一章緒論7第四代主體超分子葫蘆脲因是一個桶狀的大環(huán)化合物，結(jié)構(gòu)高度對稱，官能化比較困難，發(fā)展受到了阻礙。圖1.4冠醚、環(huán)糊精、杯芳烴、葫蘆脲和柱芳烴結(jié)構(gòu)圖柱芳烴作為第五代超分子主體。在2008年，Ogoshi教授等人[45]發(fā)現(xiàn)柱芳烴是在對苯二酚醚單元的苯環(huán)的對位通過亞甲基橋連接所構(gòu)成的、結(jié)構(gòu)對稱的“柱”狀化合物。柱芳烴因其高度對稱的結(jié)構(gòu)和易官能團化等特點，首次報道之后就引起了外界的廣泛關(guān)注。1.3.2柱芳烴簡介作為一類新型的大環(huán)主體化合物，柱芳烴的出現(xiàn)促進了超分子化學的蓬勃發(fā)展。所以隨著Ogoshi教授等人首次設(shè)計并合成的超分子化合物被命名為“柱[5]芳烴”之后，柱芳烴同系物柱[n]芳烴(n=5-15)等也先后被合成[46-47]。其中柱[5]芳烴和柱[6]芳烴分別是由五個、六個重復(fù)單元組成，因為他們產(chǎn)量高且易修飾，因此得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)單晶數(shù)據(jù)顯示[48](圖1.5)，柱[5]芳烴呈現(xiàn)正五邊形柱狀結(jié)構(gòu)，其中苯環(huán)與橋碳與相鄰苯環(huán)的Ar-C-Ar的夾角約為111°，而sp3雜化軌道的鍵角為109°28＇，正五邊形的內(nèi)角為108°，這些值都很接近，因此是一個對稱性非常好的環(huán)狀低聚物。柱[6]芳烴的單晶結(jié)構(gòu)與柱[5]芳烴類似(圖1.6)，也是一個高度對稱的大環(huán)化合物，結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)正六邊形的柱狀結(jié)構(gòu)。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于柱芳烴主客體化學的研究與應(yīng)用[D]. 華彬.浙江大學 2018
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碩士論文
[1]基于柱芳烴的人工單分子陰離子跨膜通道的設(shè)計合成[D]. 陳曉磊.青島科技大學 2018
[2]三維多孔石墨烯的制備及其表征[D]. 孫丹.沈陽大學 2016
[3]功能化石墨烯及其復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 周超.上海工程技術(shù)大學 2015



本文編號：3011928