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功能化碳纳米复合材料的光谱分析研究

作　者: 叶丽英
导　师: 龙云飞
学　校: 湖南科技大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 碳纳米管 氧化石墨烯 寡聚胸腺嘧啶 银纳米复合物 紫外吸收光谱 共振光散射光谱
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着纳米技术的不断发展,碳纳米材料因为其独特的光学、电学、力学特性,在诸多科技领域显示出巨大的潜力,已逐渐成为国内外物理、化学、材料等领域研究的一个热点。迄今为止已发现的碳纳米材料包括碳纳米金刚石、富勒烯、碳纳米管、石墨烯等,这些碳纳米材料均具有独特的结构和众多奇异的物理化学性质,已引起科学界的广泛关注。本论文以碳纳米管和石墨烯片这两种碳纳米材料为研究对象,对其进行了表面改性,制备了碳纳米管/寡聚胸腺嘧啶（CNTs/PolyT）复合物、碳纳米管/银纳米复合物（CNTs/Ag）、氧化石墨烯/银纳米复合物（GO/Ag）,并对其光谱学性质进行了研究。主要内容如下:（1）利用混酸氧化处理后的碳纳米管能与单链DNA形成稳定的纳米复合物,制备了CNTs/PolyT纳米复合体系,该复合体系在水溶液中稳定性较好,具有较强的共振光散射（RLS）。由于胸腺嘧啶与汞离子之间能形成特异性的T-Hg-T结构,往CNTs/PolyT中加入不同浓度的汞离子, PolyT捕获汞离子生成特异性的T-Hg-T双链结构,使其从CNTs上解离。此时,CNTs在电解质存在下会发生聚集并容易被离心而下沉,导致体系的RLS强度（IRLS）发生变化。不同浓度的汞离子能使复合体系的IRLS呈现梯度变化,并且其它金属离子与CNTs/PolyT的作用非常微弱。由此,可实现汞离子选择性定性、定量分析。（2）利用混酸氧化处理后的碳纳米管与银盐溶液充分混合,加入一定的还原剂将银离子还原制得了CNTs /Ag纳米复合材料,采用RLS光谱、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、透射电子显微镜（TEM）对其光谱学特征及粒子形貌进行表征发现,CNTs与纳米银形成了稳定的复合物,且具有特殊的光谱性质。利用紫外-可见光谱和RLS光谱,初步探索了所制备的纳米复合体系与微量过氧化氢反应的光谱性质的变化,在浓度为5.0×10-71.0×10-4mol/L范围内得到了较好的线性关系。（3）利用化学氧化法制备的氧化石墨烯（GO）与银盐溶液混合,加入一定的还原剂将银盐溶液还原,制得GO/Ag纳米复合物,考察了该复合物的紫外-可见吸收光谱和RLS光谱,发现GO/Ag与CNTs/Ag具有相似的光谱学性质,其紫外吸收强度明显高于不加GO制得的银溶胶（Ag-NPs）。初步探索了该复合物与微量过氧化氢反应的光谱学性质变化,在5.0×10-71.0×10-4 mol/L范围内得到了较好的线性关系。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-26
  1.1 碳纳米材料概述  10-21
    1.1.1 碳纳米管概述  11-16
    1.1.2 石墨烯概述  16-21
  1.2 碳纳米材料的分析表征  21-23
    1.2.1 紫外-可见吸收光谱  21-22
    1.2.2 共振光散射光谱  22
    1.2.3 电子显微镜  22-23
  1.3 汞离子的危害  23
  1.4 微量过氧化氢含量的测定  23-24
  1.5 课题的提出及研究意义  24
  1.6 本章小结  24-26
第二章 CNTs  26-34
  2.1 引言  26-27
  2.2 实验部分  27-28
    2.2.1 仪器和试剂  27
    2.2.2 实验方法  27-28
  2.3 结果与讨论  28-32
    2.3.1 实验原理  28
    2.3.2 纳米复合体系的光谱行为  28-30
    2.3.3 CNTs/PolyT 复合体系与汞离子作用的RLS 光谱分析  30-31
    2.3.4 不同长度CNTs/PolyT 体系与汞离子反应的差异  31-32
    2.3.5 共存离子的影响  32
  2.4 本章小结  32-34
第三章 水相合成 CNTs  34-42
  3.1 引言  34-35
  3.2 实验部分  35-36
    3.2.1 主要试剂  35
    3.2.2 主要仪器  35
    3.2.3 CNTs 的预处理  35
    3.2.4 CNTs/Ag 复合物的制备  35-36
    3.2.5 CNTs/Ag 复合物与微量过氧化氢反应  36
  3.3 结果与讨论  36-40
    3.3.1 CNTs/Ag 纳米复合物的稳定性和光谱学性质  36-37
    3.3.2 不同浓度CNTs 对复合体系的影响  37-38
    3.3.3 形貌的表征  38-39
    3.3.4 CNTs/Ag 复合体系与过氧化氢作用研究  39-40
    3.3.5 TEM 表征CNTs/Ag 复合体系与过氧化氢的作用  40
  3.4 实际样品中过氧化氢含量的测定  40-41
  3.5 本章小结  41-42
第四章 水相合成GO  42-50
  4.1 引言  42-43
  4.2 实验部分  43-44
    4.2.1 主要试剂  43
    4.2.2 主要仪器  43
    4.2.3 GO 分散液的配制  43
    4.2.4 GO/Ag 复合物的制备  43-44
    4.2.5 GO/Ag 复合物与微量过氧化氢作用  44
  4.3 结果与表征  44-49
    4.3.1 GO/Ag 复合物的光谱学性质  44-45
    4.3.2 不同浓度GO 对GO/Ag 复合物的影响  45-46
    4.3.3 形貌表征  46
    4.3.4 GO/Ag 复合体系与过氧化氢的相互作用  46-49
  4.4 实际样品中过氧化氢含量的测定  49
  4.5 本章小结  49-50
第五章 总结与展望  50-52
  5.1 主要结论  50-51
  5.2 课题研究展望  51-52
参考文献  52-64
致谢  64-66
附录  66

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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