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石墨烯功能化修饰及其电化学应用

作　者: 王帆
导　师: 高勇
学　校: 湘潭大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 石墨烯功能化金纳米粒子 L-半胱氨酸电化学传感器
分类号: O613.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

石墨烯（Graphene）是由单层碳原子组成二维纳米片层结构。自2004年发现以来，由于其导电性好、比表面积大、化学稳定性及力学性能好等优点，导致石墨烯在光电子、催化、功能复合材料等众多领域有广泛的应用前景。与其它碳材料一样，石墨烯在溶剂中的分散性差。高的比表面积使得石墨烯片层容易发生不可逆的多层堆积。原始的石墨烯由于缺少带隙导致所制备的场致晶体管的性能下降。因此，对原始石墨烯的化学修饰是非常有意义的一项研究工作。石墨烯经化学修饰在其表面引入小分子基团或聚合物后，可以提高在溶剂中的分散性，避免或阻止多层堆积并赋予石墨烯新的功能。本论文主要开展以下两个方面研究：（1）采用可逆加成-断裂链转移终止（RAFT）聚合反应合成了端基带叠氮基团的聚乙烯基吡咯烷酮（PVP-N₃）聚合物，对聚合物进行了结构表征。（2）合成PVP共价键修饰的氧化石墨烯。首先通过氧化石墨烯表面环氧基团与丙炔胺的反应，将炔基引入到氧化石墨烯表面。然后利用PVP端基的叠氮基团与氧化石墨烯表面炔基之间的click反应，将PVP接枝到氧化石墨烯表面，制备PVP功能化氧化石墨烯（PGO）。采用FTIR、拉曼光谱、XPS及TG对PGO的结构进行了表征。（3）合成石墨烯/Au纳米粒子杂化材料及其电化学传感半胱氨酸。以氯金酸为前驱体，PGO为模板，硼氢化钠为还原剂，制备石墨烯/Au纳米粒子杂化材料。用石墨烯/Au杂化纳米材料修饰玻碳电极（GCE），构筑L-半胱氨酸电化学传感器。采用循环伏安法和计时安培法研究了半胱氨酸在修饰电极上的电化学行为、考察了扫速、底液pH值对半胱氨酸在修饰电极上电化学行为的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章文献综述  9-27
  1.1. 石墨烯的结构与性能  9-10
  1.2. 石墨烯的制备  10-13
    1.2.1. 自下往上制备方法  10-11
    1.2.2. 自上往下制备方法  11-13
  1.3. 石墨烯的功能化  13-17
    1.3.1. 非共价键功能化  13-15
    1.3.2. 共价键功能化  15-17
  1.4. 石墨烯的应用研究  17-19
    1.4.1. 光电材料  17-18
    1.4.2. 石墨烯/聚合物复合材料  18
    1.4.3. 石墨烯/金属粒子纳米杂化材料  18-19
  1.5. 本论文研究的目的、内容和意义  19-20
  参考文献  20-27
第2章 PVP 共价键功能化氧化石墨烯的合成  27-38
  2.1. 前言  27-28
  2.2. 实验部分  28-29
    2.2.0. 原料与试剂  28
    2.2.1. 氧化石墨烯的合成  28
    2.2.2. 叠氮基团封端的聚乙烯基吡咯烷酮聚合物(PVP)的合成  28
    2.2.3. 炔基化氧化石墨烯(AGO)的合成  28
    2.2.4. PVP 功能化氧化石墨烯(PGO)的合成  28-29
    2.2.5 分析与测试  29
  2.3. 结果与讨论  29-35
    2.3.1. 聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）的合成  29-31
    2.3.2. PVP 功能化氧化石墨烯的制备  31-35
  2.4. 小结  35
  参考文献  35-38
第3章石墨烯/Au 纳米杂化材料的制备及电化学传感半胱氨酸  38-49
  3.1. 前言  38-39
  3.2. 实验部分  39-40
    3.2.1. 原料与试剂  39
    3.2.2. PG/Au 的制备  39
    3.2.3. PG/Au 修饰的玻碳电极的制备(PG/Au/GCE)  39
    3.2.4. 分析与测试  39-40
  3.3. 结果与讨论  40-46
    3.3.1. PG/Au 纳米杂化材料的形态分析  40-41
    3.3.2. PG/Au/GCE 的电化学行为  41-42
    3.3.3. 实验条件的优化  42-46
  3.4. 小结  46
  参考文献  46-49
第4章总结与展望  49-50
致谢  50-51
攻读硕士学位期间发表论文情况  51

石墨烯功能化修饰及其电化学应用

内容摘要

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