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功能化石墨烯/金纳米粒子复合薄膜制备与其传感性能

收藏本文 2024-03-05 点赞:27730 浏览:122501 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:石墨烯(Graphene,G)具有巨大的论述比表面积、高导电性及独特的光学性质等,在传感器领域展示出诱人的运用前景。金纳米粒子(AuNPs)具有较小的粒径、较高的表面活性、良好的生物相容性和优异的催化性能,在传感器领域已有广泛运用。以二维石墨烯为载体构建石墨烯/AuNPs复合材料,可以有效克服纳米材料易团聚的不足,发挥两种材料的协同作用,在传感领域具有良好的运用前景。本论文首先利用静电层层自组装法得到了功能化石墨烯/AuNPs三维复合薄膜,并探讨了不同气氛、温度焙烧薄膜的结构变化及其在传感领域的运用,具体工作包括以下两个部分:1、通过静电层层自组装法,成功制备了一种有序、高分散的功能化石墨烯/AuNPs三维复合薄膜。紫外-可见吸收光谱、扫描电镜表征证明,石墨烯和AuNPs随着组装层数的增加而均匀增加,薄膜组装历程连续均匀。组装在导电基底上的功能化石墨烯/AuNPs复合薄膜,可以直接作为工作电极构筑电化学传感器,检测H_2O_2、葡萄糖等,对H_2O_2检出限低至0.5μmol·L~(-1)。将薄膜用作表面增强拉曼光谱基底材料,可以清晰检测到浓度为1.0μmol·L~(-1)罗丹明6G的拉曼光谱信号。2、将上面陈述的薄膜在空气气氛340°C焙烧2h可以得到一种AuNPs镶嵌多孔石墨烯(AuEPG)三维薄膜,整个薄膜中石墨烯和AuNPs分布均匀,每个金纳米粒子周围都刚好有一个石墨烯孔洞围绕,石墨烯片层相互连接交织成网状。AuNPs镶嵌多孔石墨烯薄膜修饰电极,能够实现对H_2O_2、NO_2~(-)等底物的快速、灵敏检测,对H_2O_2检测的检测限低至0.1μmol·L~(-1)。关键词:石墨烯论文金纳米粒子论文层层自组装论文多孔石墨烯薄膜论文电化学传感器论文

    摘要4-6

    ABSTRACT6-14

    第一章 绪论14-25

    1.1 石墨烯14-19

    1.1.1 石墨烯基本性质14

    1.1.2 功能化石墨烯14-17

    1.1.3 石墨烯的运用17-19

    1.2 层层自组装(LbL)技术19-21

    1.2.1 层层自组装介绍19-20

    1.2.2 层层自组技术在传感中的运用20-21

    1.3 石墨烯/金纳米粒子复合材料在传感领域的运用进展21-22

    1.4 论文选题作用和主要探讨内容22-25

    1.4.1 选题作用22-23

    1.4.2 主要探讨内容23-25

    第二章 实验部分25-29

    2.1 实验试剂25-26

    2.2 实验仪器26

    2.3 表征策略26-29

    2.3.1 原子力显微镜(AFM)浅析26

    2.3.2 透射电镜(TEM)浅析26-27

    2.3.3 扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)浅析27

    2.3.4 紫外-可见光谱(UV-vis)浅析27

    2.3.5 Zeta电势浅析27

    2.3.6 拉曼光谱仪(Raman)浅析27

    2.3.7 热重(TG)浅析27-28

    2.3.8 X射线光电子能谱(XPS)浅析28

    2.3.9 电化学测试28-29

    第三章 层层自组装法制备石墨烯/金纳米粒子复合薄膜及其传感性能探讨29-48

    3.1 引言29-30

    3.2 实验部分30-31

    3.2.1 牛血清白蛋白功能化石墨烯的制备30

    3.2.2 金纳米粒子的合成30-31

    3.2.3 组装基底的预处理31

    3.2.4 薄膜的制备31

    3.2.5 GOD修饰复合薄膜的制备31

    3.3 结果与讨论31-47

    3.3.1 功能化石墨烯的光谱、形貌和zeta电势表征31-34

    3.3.2 金纳米粒子的光谱、形貌表征34-35

    3.3.3 功能化石墨烯/金纳米粒子复合薄膜的光谱、形貌表征35-38

    3.3.4 功能化石墨烯/金纳米粒子复合薄膜修饰电极的电化学行为探讨38-42

    3.3.5 功能化石墨烯/金纳米粒子复合薄膜修饰电极对H2O2、葡萄糖的检测42-45

    3.3.6 功能化石墨烯/金纳米粒子复合薄膜在表面增强拉曼光谱中的运用45-47

    3.4 本章小结47-48

    第四章 多孔石墨烯/金纳米粒子三维薄膜的制备及其传感性能探讨48-63

    4.1 引言48-49

    4.2 实验部分49

    4.2.1 基底的预处理49

    4.2.2 薄膜的制备49

    4.3 结果与讨论49-62

    4.3.1 不同焙烧条件石墨烯/金纳米粒子复合薄膜的表征49-52

    4.3.2 多孔石墨烯/金纳米粒子三维薄膜形成机理的探讨52-54

    4.3.3 多孔石墨烯/金纳米粒子三维薄膜修饰电极的电化学性能测试54-57

    4.3.4 多孔石墨烯/金纳米粒子三维薄膜修饰电极对H2O2的检测57-59

    4.3.5 多孔石墨烯/金纳米粒子三维薄膜修饰电极对NO2-的检测59-62

    4.4 本章小结62-63

    第五章 结论与革新点63-65

    5.1 结论63

    5.2 论文的革新点63-65

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