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石墨烯在电化学葡萄糖传感器及超级电容器中的应用研究

作　者: 杨晓洋
导　师: 朱连德
学　校: 东北师范大学
专　业: 分析化学
关键词: 石墨烯非酶葡萄糖碳质碎片电化学电容
分类号: TP212;TM53
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本论文主要的研究内容是围绕以sp2杂化的二维新型碳材料--石墨烯在电化学传感器和电化学超级电容器的应用展开的。论文由文献综述和实验内容组成。实验主要包括两部分内容：石墨烯复合材料修饰电极的制备及其在非酶葡萄糖传感器中的应用；碎片对氧化石墨烯和石墨烯的电化学电容性质的影响。详细研究内容如下：（1）首先用改进的Hummers法制备出石墨烯氧化物，然后利用非常简便的“一锅出”的方法制备出了石墨烯负载纳米钯的复合材料，并用其来对一定浓度的葡萄糖溶液进行电化学氧化。此方法的优点是，氧化石墨烯中所含有的丰富的含氧官能团有利于负载贵金属离子，当用肼进行一步还原时，便于成核。由于纳米钯存在于石墨烯层中，所以不仅防止了石墨烯层的团聚同时便于形成颗粒尺寸小的钯纳米粒子。同时，利用此复合材料构造的非酶葡萄糖传感器体现出许多优点，如较短的响应时间（4s），低的检出限（9M），较宽的线性范围（高达5.8mM）和良好的测试稳定性。（2）由Hummers法制备的氧化石墨烯，存在很多富含含氧官能团的碳质碎片，这些碳质碎片通过非共价键合或氢键作用能够与氧化石墨烯层紧密结合。但是在强碱条件下，碳质碎片去质子化，从而带有一定的负电荷，这时候它和氧化石墨烯层之间就会存在一种相互排斥的作用力，因此很容易脱离氧化石墨烯表面而被去除。这种碎片同样存在于还原的氧化石墨烯中（简称石墨烯），并且会对氧化石墨和石墨烯的电化学电容性能产生重要的而且截然不同的影响。我们对去除碎片前后的氧化石墨烯，电还原石墨烯，化学还原石墨烯这些材料的电容性能进行对比，发现碎片的去除能够改变氧化石墨烯的共轭π网结构从而极大地增强其导电性，使电容增加。但是碎片的去除却造成石墨烯材料润湿性能的降低，并且容易造成石墨烯层与层之间的团聚，降低有效比表面积，因而降低其比电容。

石墨烯在电化学葡萄糖传感器及超级电容器中的应用研究

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