發(fā)布時間：2018-01-24 08:23

  本文關鍵詞： 碳納米復合材料 石墨烯 碳納米管 葡萄糖傳感器 光催化　出處：《西南大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：碳是日常生活中一種很常見的元素,它廣泛地存在于大氣和地殼之中。單質碳的存在形式是多種多樣的,比如金剛石和石墨,它們的物理和化學性質取決于晶體結構。近些年,零維的富勒烯、一維的碳納米管(CNT)和二維的石墨烯(RGO)倍受國內外研究者們關注,形成了碳納米材料的龐大的家族,已逐漸成為最具發(fā)展?jié)摿Φ男滦图{米材料,現(xiàn)已廣泛應用于各個領域。究其原因,這主要是因為其具有穩(wěn)定性好、導電性好、強度高、比表面積大和來源豐富等特點。復合材料是指兩種或兩種以上的材料通過一定的途徑結合而形成的材料。一般,復合材料會集中每一種組成材料的優(yōu)點,成為具有某些獨特性質的材料。雖然富勒烯、碳納米管和石墨烯等具有許多優(yōu)異的機械性能和物化性質,但是單純依靠其中一種碳納米材料在實際的應用中總是存在著性能和結構上的局限性。因此,為了充分利用碳納米材料的優(yōu)良性質,擴寬碳納米材料的應用范圍,同時結合其它材料的優(yōu)點,使不同的材料之間可以互補不足,揚長避短,近些年來,研究者們將至少一種碳納米材料與其它納米材料進行復合,制備出碳納米復合材料,以滿足不同領域的需要。為了探究碳納米復合材料在電化學傳感器領域和光催化領域的應用潛能,我們對碳納米復合材料的制備、表征和應用進行了研究。我們首先制備了石墨烯—二茂鐵的復合材料(RGO-Fc)用于葡萄糖傳感器的制備。接著我們制備了碳納米管—二氧化鈦納米棒復合材料(CNT-TiO2)以及還原石墨烯—二氧化鈦P25納米復合材料(RGO-P25),將它們用于光催化研究。本論文取得的主要成果如下：1、基于還原石墨烯(RGO)—二茂鐵(Fc)復合材料的葡萄糖傳感器。通過π-π堆積作用,制備出了RGO-Fc復合材料。將RGO-Fc復合材料與殼聚糖和葡萄糖氧化酶混合后修飾到金電極的表面,用于制備葡萄糖傳感器。掃描電子顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜儀、紫外-可見分光光度計、射線能譜儀均用于表征該復合物的成功制備。該傳感器具有較高的靈敏度、優(yōu)異的選擇性、較低的檢測限和較寬的檢測范圍,且可以成功地運用到人體血清樣本中葡萄糖含量的檢測,并且可以與商業(yè)化的血糖儀相媲美。2、蓬松球形碳納米管(CNT)-二氧化鈦(TiO2)納米復合材料的合成及其光催化性能。首次通過簡單的一步水熱法合成了蓬松的球形CNT-TiO2納米復合材料。通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡表征該納米復合材料,證實其形貌可以通過改變反應的條件參數(shù)來控制,這些參數(shù)包括反應時間、CNT用量和鈦源濃度。通過對不同條件下的形貌分析,我們探討了CNT-TiO2納米復合材料的形成機理。光催化降解實驗表明了CNT-TiO2納米復合材料能快速地降解污水中的亞甲基藍,在經(jīng)過紫外光照射70分鐘后,其降解速率就可以達到93%。3、還原石墨烯—二氧化鈦P25納米復合材料(RGO-P25)的制備與應用。將氧化石墨烯與商業(yè)化的二氧化鈦P25混合之后,在還原劑水合肼和抗壞血酸存在的條件下超聲30分鐘,使它們充分均勻地混合。然后在室溫下放置8小時即可合成所需要的材料。緊接著將合成的RGO-P25納米復合材料用去離子水和乙醇洗滌之后進行冷凍干燥。通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡的表征可以看到,該RGO-P25納米復合材料是三維結構的,P25納米顆粒被層層包覆在三維的石墨烯片層中間。該納米復合材料能用于對甲醛氣體的成功降解。
[Abstract]:Carbon nano - composites ( RGO - Fc ) have been widely used in various fields . The synthesis and photocatalytic properties of fluffy spherical carbon nanotubes ( CNT ) - titanium dioxide ( TiO2 ) nanocomposites were synthesized by a simple one - step hydrothermal method . The formation mechanism of CNT - TiO2 nanocomposite was investigated by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy .

【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;TQ127.11

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