石墨烯/金属纳米粒子复合薄膜的制备及其在生物传感器方面的应用
发布时间：2021-03-18 16:50
本工作主要分为三个部分。第一部分主要研究一步法绿色还原在气液相表面自组装制备氧化还原石墨烯/金纳米粒子（RGO/AuNP）复合薄膜。复合薄膜的三明治状多层结构是通过原子力显微镜（AFM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外光谱仪（UW）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射分析（XRD）和拉曼光谱仪（Raman）来表征,得到的结果验证氧化石墨烯（GO）和氯金酸（HAuCI4）可以成功地同时被葡萄糖还原,另外实验数据显示RGO/AuNP自组装复合薄膜受RGO与AuNPs之间的布朗运动以及静电作用支配,复合薄膜中AuNPs的负载量可以通过改变HAuCl4的用量来调控,制得的半透明复合薄膜在有机和无机溶剂中都有很好的稳定性,并且可以用作制备双氧水（H202）的非生物活性酶催化的生物传感器。所制备的H2O2生物传感器具有很好的线性范围为0.25-22.5 mM,最低的检测极限为6.2μM（S/N=3）,同时有优异的选择性和长期的稳定性。我们期待这种一步绿色法制备多层功能性石墨烯基复合薄膜能应用于生物传感器、催化以及能源存储。第二部分主要研究的是一步法合成制备大尺寸RG...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?（Ａ）铜絕上生长３０分钟后的石墨婦薄膜ＳＥＭ图像；（Ｂ）高分辨ＳＥＭ图像显示铜的纹理、??双层和Ｈ层石墨稀及石墨稀摺皱，插函展示的是摺曲的石墨稀边缘ＴＥＭ图像：单层和双层；（Ｃ??和Ｄ）分别表示了转移到Ｓｉ〇２／Ｓｉ和玻璃板上的石墨蹄薄膜［３３１
不同的石墨原材料、氧化条件Ｗ及制备工艺对氧化石墨帰的结构都有存在不同程??度的塑造，故而所得到的氧化石墨帰的结构也就不尽相同，一般普遍公认的说法是，??氧化石墨帰薄片上分布着径基和环氧基，边缘上引入了竣基和艱基（如图１－３所示）。??由于大量含氧基团的引入，使得其具有很好的亲水性，能够在水溶液中形成稳定的??均相溶液；但是另一方面其较弱的亲油性，限制了氧化石墨婦在有机溶剂Ｗ及聚合物??溶液中的分散性，这时一般需要对其进行表面改性。?．??ｆ?ｆ?ｎ?ｆ?ｆ?ｆ??■?Ｗ?；?Ｃ?＃?；?０?．?；?Ｈ??图１－３?ＧＯ结构示意图口８】。??Ｆｉｇ．１－３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｏｘｉｄｅ【３８］．??利用化学氧化还原法可レッ大规模生产石墨蹄，反应只需室温或者温和加热条件，??也不需要苛刻的实验条件，这就大大增加其实际应用的可能性，也降低了成本；还原??剂如何选择Ｗ及反应条件的设定都需要考虑，这样将ＧＯ的表面含氧基团部分去除，??虽然有一定的缺陷，但是也很具有意义。??早在石墨蹄被发现之前
北京化工厂??２．２．２?ＲＧＯ／ＡｕＮＰ复合薄膜的制备??图２－１展示了一步法绿色合成ＲＧＯ／ＡｕＮＰ复合薄膜工艺。首先要制备原料氧化石??墨，利用Ｈｕｍｍｅｒｓ方法将天然石墨鱗片氧化制得，ｔＷ再通过超声发生器（１００?Ｗ，?４０??ｋＨｚ）超声１小时氧化石墨水溶液得到浓度为０．５?ｍｇ，ｍＬＪ的ＧＯ水溶液；取ＧＯ水溶??液（５０?ｍＬ）与氯金酸（２５阵，５０７．８３?ｍＭ）混合均匀，然后加入２．４?ｇ葡萄糖并且水??浴加热至％度（ｓｔｑ５ｌ）；随后再加入２００?＾１１＾的氨水（３０ｗｔ％），将温度降至８０度保??温，通过葡萄糖的同步还原，ＧＯ和还原成ＲＧＯ和ＡｕＮＰｓ，这两者在水溶??液中气液表面形成多层复合薄膜（ｓｔｅｐ２）；最后用ＰＥＴ基底将ＲＧＯ／ＡｕＮＰ复合薄膜揀??出转移（ｓｔｅｐ?３）。我们得到的ＲＧＯ／ＡｕＮＰ复合薄膜稳定性好、半透明状态、柔软并且??可＾文裁剪成任意尺寸。??１２??
本文编号：3088629
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?（Ａ）铜絕上生长３０分钟后的石墨婦薄膜ＳＥＭ图像；（Ｂ）高分辨ＳＥＭ图像显示铜的纹理、??双层和Ｈ层石墨稀及石墨稀摺皱，插函展示的是摺曲的石墨稀边缘ＴＥＭ图像：单层和双层；（Ｃ??和Ｄ）分别表示了转移到Ｓｉ〇２／Ｓｉ和玻璃板上的石墨蹄薄膜［３３１
不同的石墨原材料、氧化条件Ｗ及制备工艺对氧化石墨帰的结构都有存在不同程??度的塑造，故而所得到的氧化石墨帰的结构也就不尽相同，一般普遍公认的说法是，??氧化石墨帰薄片上分布着径基和环氧基，边缘上引入了竣基和艱基（如图１－３所示）。??由于大量含氧基团的引入，使得其具有很好的亲水性，能够在水溶液中形成稳定的??均相溶液；但是另一方面其较弱的亲油性，限制了氧化石墨婦在有机溶剂Ｗ及聚合物??溶液中的分散性，这时一般需要对其进行表面改性。?．??ｆ?ｆ?ｎ?ｆ?ｆ?ｆ??■?Ｗ?；?Ｃ?＃?；?０?．?；?Ｈ??图１－３?ＧＯ结构示意图口８】。??Ｆｉｇ．１－３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｏｘｉｄｅ【３８］．??利用化学氧化还原法可レッ大规模生产石墨蹄，反应只需室温或者温和加热条件，??也不需要苛刻的实验条件，这就大大增加其实际应用的可能性，也降低了成本；还原??剂如何选择Ｗ及反应条件的设定都需要考虑，这样将ＧＯ的表面含氧基团部分去除，??虽然有一定的缺陷，但是也很具有意义。??早在石墨蹄被发现之前
北京化工厂??２．２．２?ＲＧＯ／ＡｕＮＰ复合薄膜的制备??图２－１展示了一步法绿色合成ＲＧＯ／ＡｕＮＰ复合薄膜工艺。首先要制备原料氧化石??墨，利用Ｈｕｍｍｅｒｓ方法将天然石墨鱗片氧化制得，ｔＷ再通过超声发生器（１００?Ｗ，?４０??ｋＨｚ）超声１小时氧化石墨水溶液得到浓度为０．５?ｍｇ，ｍＬＪ的ＧＯ水溶液；取ＧＯ水溶??液（５０?ｍＬ）与氯金酸（２５阵，５０７．８３?ｍＭ）混合均匀，然后加入２．４?ｇ葡萄糖并且水??浴加热至％度（ｓｔｑ５ｌ）；随后再加入２００?＾１１＾的氨水（３０ｗｔ％），将温度降至８０度保??温，通过葡萄糖的同步还原，ＧＯ和还原成ＲＧＯ和ＡｕＮＰｓ，这两者在水溶??液中气液表面形成多层复合薄膜（ｓｔｅｐ２）；最后用ＰＥＴ基底将ＲＧＯ／ＡｕＮＰ复合薄膜揀??出转移（ｓｔｅｐ?３）。我们得到的ＲＧＯ／ＡｕＮＰ复合薄膜稳定性好、半透明状态、柔软并且??可＾文裁剪成任意尺寸。??１２??
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