石墨烯/金属基纳米颗粒杂化材料的制备及应用研究
发布时间：2023-05-07 22:12
石墨烯作为碳材料家族的新成员,以其以其独特和优越的物理性质,例如高载流子迁移率、高电导率、高热导率和优异的化学稳定性,引起越来越多的关注。本文中,以石墨烯/金属基纳米颗粒杂化材料作为研究对象,首先,通过原位还原和随后的化学气相沉积法制备了新型NiO@Ni@graphene纳米杂化材料。平均粒径为30nm的氧化镍纳米颗粒首先在500℃氢气环境中还原生成金属镍层,随后在甲烷和氢气的氛围中650℃条件下通过化学气相沉积法生成石墨烯层,最终制备了平均粒径为35 nm的NiO@Ni@graphene核壳纳米杂化材料。高分辨透射电子显微镜图片表明在NiO@Ni的镍层表面生成的石墨烯厚度为2.48 nm,层数为5层。通过核壳结构的NiO@Ni和高导电石墨烯层之间的协同效应使得这种特殊结构的材料的电化学电容性能得到增强。当作为电池型超级电容器电极时,NiO@Ni@graphene纳米杂化材料当放电电流为0.5 A g-1时,这种材料表现出903 F g-1高的比电容值。其次,第二个研究实验探索了一个简单的、可扩展的和有效的方法使用谷胱甘肽(GSH)作为绿色和...
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第一章 文献综述
1.1 石墨烯/金属基纳米颗粒杂化材料的制备
1.1.1 原位法
1.1.1.1 液相法
1.1.1.2 水热法
1.1.1.3 浸渍-热还原法
1.1.1.4 热解法
1.1.1.5 电化学方法
1.1.2 非原位法
1.2 表征
1.3 应用
1.3.1 电催化
1.3.1.1 甲醇氧化反应(MOR)
1.3.1.2 乙醇的氧化反应(EOR)
1.3.1.3 甲酸氧化反应(FAOR)
1.3.1.4 直接硼氢化物燃料电池(DBFC)
1.3.1.5 其他电氧化反应
1.3.2 氧电化学还原(ORR)
1.3.3 析氢反应(HER)
1.3.4 析氧反应(OER)
1.3.5 光催化
1.3.6 还原有机污染物
1.4 本课题的研究内容
第二章 核壳杂化材料NiO@Ni@graphene的制备及其电化学性能的测定
2.1 实验部分
2.1.1 实验试剂与仪器
2.1.2 实验方法与步骤
2.1.2.1 核壳纳米杂化材料NiO@Ni@graphene的制备
2.1.2.2 基于氧化镍纳米颗粒和NiO@Ni@graphene纳米杂化材料电极的制备
2.1.2.3 通过循环伏安法计算比电容
2.1.2.4 通过恒电流充放电曲线计算比电容
2.2 结果与讨论
2.2.1 NiO@Ni@graphene纳米杂化材料及电极的制备
2.2.2 NiO@Ni@graphene纳米杂化材料的表征
2.2.3 比电容性能的测试
2.3 本章小结
第三章 银纳米簇在石墨烯表面的原位合成及其在催化、抗菌和光热治疗方面的应用
3.1 实验部分
3.1.1 实验试剂与仪器
3.1.2 实验方法与步骤
3.1.2.1 还原氧化石墨烯负载银纳米簇材料(记为AgNC@HSG-rGO)的原位合成
3.1.2.2 AgNC@HSG-rGO复合材料抗菌性能的测定
3.1.2.3 AgNC@HSG-rGO对对硝基苯酚的催化性能的测试
3.2 结果与讨论
3.2.1 AgNC@HSG-rGO的表征
3.2.2 银纳米簇和AgNC@HSG-rGO对对硝基苯酚的催化还原
3.2.3 AgNC@HSG-rGO杂化材料的抗菌性能
3.2.4 AgNC@HSG-rGO光热治疗的高效率近红外吸收的应用
3.3 本章小结
第四章 基于电化学刻蚀的泡沫HOPG平台的葡萄糖生物传感器的制备
4.1 实验部分
4.1.1 实验试剂与仪器
4.1.2 实验方法与步骤
4.1.2.1 多孔HOPG电极的制备
4.1.2.2 芘功能化的葡萄糖氧化酶的合成
4.1.2.3 葡萄糖氧化酶的固定
4.1.2.4 芘功能化的葡萄糖氧化酶的生物催化活性的测定
4.1.2.5 芘功能化的葡萄糖氧化酶的稳定性研究
4.2 实验结果与讨论
4.2.1 经芘功能化的葡萄糖氧化酶修饰的多孔HOPG的合成
4.2.2 生成的多孔HOPG及经葡萄糖氧化酶修饰的多孔HOPG的表征
4.2.3 刻蚀对HOPG电极电子转移的影响
4.2.4 经葡萄糖氧化酶修饰的多孔HOPG的葡萄糖传感器应用
4.3 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
本文编号：3811422
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第一章 文献综述
1.1 石墨烯/金属基纳米颗粒杂化材料的制备
1.1.1 原位法
1.1.1.1 液相法
1.1.1.2 水热法
1.1.1.3 浸渍-热还原法
1.1.1.4 热解法
1.1.1.5 电化学方法
1.1.2 非原位法
1.2 表征
1.3 应用
1.3.1 电催化
1.3.1.1 甲醇氧化反应(MOR)
1.3.1.2 乙醇的氧化反应(EOR)
1.3.1.3 甲酸氧化反应(FAOR)
1.3.1.4 直接硼氢化物燃料电池(DBFC)
1.3.1.5 其他电氧化反应
1.3.2 氧电化学还原(ORR)
1.3.3 析氢反应(HER)
1.3.4 析氧反应(OER)
1.3.5 光催化
1.3.6 还原有机污染物
1.4 本课题的研究内容
第二章 核壳杂化材料NiO@Ni@graphene的制备及其电化学性能的测定
2.1 实验部分
2.1.1 实验试剂与仪器
2.1.2 实验方法与步骤
2.1.2.1 核壳纳米杂化材料NiO@Ni@graphene的制备
2.1.2.2 基于氧化镍纳米颗粒和NiO@Ni@graphene纳米杂化材料电极的制备
2.1.2.3 通过循环伏安法计算比电容
2.1.2.4 通过恒电流充放电曲线计算比电容
2.2 结果与讨论
2.2.1 NiO@Ni@graphene纳米杂化材料及电极的制备
2.2.2 NiO@Ni@graphene纳米杂化材料的表征
2.2.3 比电容性能的测试
2.3 本章小结
第三章 银纳米簇在石墨烯表面的原位合成及其在催化、抗菌和光热治疗方面的应用
3.1 实验部分
3.1.1 实验试剂与仪器
3.1.2 实验方法与步骤
3.1.2.1 还原氧化石墨烯负载银纳米簇材料(记为AgNC@HSG-rGO)的原位合成
3.1.2.2 AgNC@HSG-rGO复合材料抗菌性能的测定
3.1.2.3 AgNC@HSG-rGO对对硝基苯酚的催化性能的测试
3.2 结果与讨论
3.2.1 AgNC@HSG-rGO的表征
3.2.2 银纳米簇和AgNC@HSG-rGO对对硝基苯酚的催化还原
3.2.3 AgNC@HSG-rGO杂化材料的抗菌性能
3.2.4 AgNC@HSG-rGO光热治疗的高效率近红外吸收的应用
3.3 本章小结
第四章 基于电化学刻蚀的泡沫HOPG平台的葡萄糖生物传感器的制备
4.1 实验部分
4.1.1 实验试剂与仪器
4.1.2 实验方法与步骤
4.1.2.1 多孔HOPG电极的制备
4.1.2.2 芘功能化的葡萄糖氧化酶的合成
4.1.2.3 葡萄糖氧化酶的固定
4.1.2.4 芘功能化的葡萄糖氧化酶的生物催化活性的测定
4.1.2.5 芘功能化的葡萄糖氧化酶的稳定性研究
4.2 实验结果与讨论
4.2.1 经芘功能化的葡萄糖氧化酶修饰的多孔HOPG的合成
4.2.2 生成的多孔HOPG及经葡萄糖氧化酶修饰的多孔HOPG的表征
4.2.3 刻蚀对HOPG电极电子转移的影响
4.2.4 经葡萄糖氧化酶修饰的多孔HOPG的葡萄糖传感器应用
4.3 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
本文编号：3811422
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