超临界二氧化碳辅助构筑的乳液环境中制备二维层状材料及其功能化应用研究
[Abstract]:Two-dimensional layered materials exhibit great potential in the fields of photoelectricity, sensing, catalysis, mechanical, biological and energy storage. The preparation of two-dimensional layered nanomaterials plays an important role in giving full play to their comprehensive properties. The main methods are as follows: epitaxial growth method, hydrothermal method, chemical vapor deposition, micromechanical stripping method, liquid phase ultrasonic stripping method, intercalation stripping method and so on. In addition, supercritical carbon dioxide (SC CO2) has been used to peel two-dimensional layered materials due to its high diffusion coefficient and low surface tension. It is well known that the introduction of surfactants or nanoparticles at the interface between SC CO2 and water can form an emulsion environment. By changing the pressure, temperature and PH of CO2, the properties of emulsion and the phase behavior of the interface can be regulated. In this paper, layered materials are introduced into the emulsion environment of SC CO2 to realize the efficient delamination of layered materials, and the electrochemical, biological and mechanical properties of the two dimensional layered materials are studied. The main contents are as follows: (1) stripping Mo S2 from Pickering emulsion constructed by SC CO2 and its application in cell fluorescence calibration; using SC CO2, water and Mo S2 to construct Pickering emulsion. A large shear force was formed on the interface between water and CO2 in emulsion by high speed stirring, and the stripping of Mo S2 from bulk material was realized. Ethanol, as a co-solvent, plays an important role in peeling efficiency during peeling. In addition, the Mo S2 nanocrystals prepared by this method exhibit excellent photoluminescence properties. It is proved that it has great application value in the field of biological cell fluorescence labeling. (2) the study of delamination of layered materials in the emulsion microenvironment constructed by SC CO2/ surfactant / water system introduced surface activity between CO2 and water. The property agent PVP was used to construct the microenvironment of emulsion. Changing the pressure of CO2 can produce a strong driving force to adjust the interfacial tension and the curvature of surfactant film in microemulsion environment. Because PVP must be able to adhere tightly to the surface of the layered material, the bending of the surfactant film can overcome the van der Waals force between the layered materials and drive the delamination of the two-dimensional nanosheet from the surface of the bulk material. Therefore, the typical layered materials such as graphene, Mo S2WS2 and BN were successfully stripped in the emulsion microenvironment constructed by CO2/PVP/H2O system. Moreover, the phase behavior of the emulsion constructed by CO2/PVP/H2O system and the mechanism of explaining the delamination of layered materials in the emulsion microenvironment were also studied in this work. In addition, the effects of CO2 pressure, ethanol / water ratio and initial powder concentration on the stripping efficiency were also studied. In this paper, the electrochemical, biological and mechanical properties of two-dimensional layered materials were studied. Firstly, graphene films were prepared by brushing the exfoliated graphene on ordinary A4 paper as "ink". The graphene films were assembled into supercapacitors and their electrochemical properties were tested. Graphene showed excellent electrical properties. At the same time, the size of the stripped Mo S2 was adjusted to obtain the Mo S2 nanocrystals with the size less than 120 nm, which was used as a fluorescence probe to carry out the fluorescence calibration. Before fluorescence calibration, the fluorescence properties and cytotoxicity of Mo S2 were tested. Mo S2 showed good performance. In addition, BN/PVA composite films were prepared by peeling BN nanocrystals and the mechanical properties of the composite films were tested. The experimental results show that the mechanical strength of PVA can be significantly increased by adding a small amount of BN.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1;TB383.2
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,本文编号:2294389
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