本文關(guān)鍵詞： 碳納米復(fù)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(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)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(zhì)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(xué)性質(zhì)取決于晶體結(jié)構(gòu)。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(nèi)外研究者們關(guān)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(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。究其原因,這主要是因?yàn)槠渚哂蟹�(wěn)定性好、導(dǎo)電性好、強(qiáng)度高、比表面積大和來源豐富等特點(diǎn)。復(fù)合材料是指兩種或兩種以上的材料通過一定的途徑結(jié)合而形成的材料。一般,復(fù)合材料會(huì)集中每一種組成材料的優(yōu)點(diǎn),成為具有某些獨(dú)特性質(zhì)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(jī)械性能和物化性質(zhì),但是單純依靠其中一種碳納米材料在實(shí)際的應(yīng)用中總是存在著性能和結(jié)構(gòu)上的局限性。因此,為了充分利用碳納米材料的優(yōu)良性質(zhì),擴(kuò)寬碳納米材料的應(yīng)用范圍,同時(shí)結(jié)合其它材料的優(yōu)點(diǎn),使不同的材料之間可以互補(bǔ)不足,揚(yáng)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(jìn)行復(fù)合,制備出碳納米復(fù)合材料,以滿足不同領(lǐng)域的需要。為了探究碳納米復(fù)合材料在電化學(xué)傳感器領(lǐng)域和光催化領(lǐng)域的應(yīng)用潛能,我們對(duì)碳納米復(fù)合材料的制備、表征和應(yīng)用進(jìn)行了研究。我們首先制備了石墨烯—二茂鐵的復(fù)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(fù)合材料(CNT-TiO2)以及還原石墨烯—二氧化鈦P25納米復(fù)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(fù)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(fù)合材料。將RGO-Fc復(fù)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(jì)、射線能譜儀均用于表征該復(fù)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(yùn)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(fù)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(fù)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(fù)合材料,證實(shí)其形貌可以通過改變反應(yīng)的條件參數(shù)來控制,這些參數(shù)包括反應(yīng)時(shí)間、CNT用量和鈦源濃度。通過對(duì)不同條件下的形貌分析,我們探討了CNT-TiO2納米復(fù)合材料的形成機(jī)理。光催化降解實(shí)驗(yàn)表明了CNT-TiO2納米復(fù)合材料能快速地降解污水中的亞甲基藍(lán),在經(jīng)過紫外光照射70分鐘后,其降解速率就可以達(dá)到93%。3、還原石墨烯—二氧化鈦P25納米復(fù)合材料(RGO-P25)的制備與應(yīng)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(shí)即可合成所需要的材料。緊接著將合成的RGO-P25納米復(fù)合材料用去離子水和乙醇洗滌之后進(jìn)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(fù)合材料是三維結(jié)構(gòu)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(fù)合材料能用于對(duì)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(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1;TQ127.11

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