石墨烯量子点—天然多糖复合材料的制备、表征及在电化学中的应用

发布时间：2017-05-27 08:20

  本文关键词：石墨烯量子点—天然多糖复合材料的制备、表征及在电化学中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：通过逐步电沉积的方式将石墨烯量子点(GQDs)-壳聚糖(CS)复合膜修饰于玻碳电极(GCE)表面。GQDs和CS两者之间存在较强的静电作用,因而能够形成规整且均一的复合膜。该复合膜被应用于电化学手性识别色氨酸(Trp)对映体。CS在复合膜中提供手性环境,同时GQDs能够放大电化学信号和提高识别效率。由于GQDs和CS的协同作用,该复合膜可以成功并有效地识别Trp对映体。与之前广泛报道的GQDs光致发光效应的研究相比,该工作为GQDs在电化学手性传感器的应用开辟了新的途径。通过热解柠檬酸制备GQDs。利用GQDs表面的羧基和β-环糊精(β-CD)的羟基之间的氢键将GQDs和β-CD进行复合。形成的GQDs/β-CD纳米复合材料因GQDs表面富含可电离的羧基而带有负电荷,因此可以通过电沉积的方式将该复合材料修饰于GCE表面。由于β-CD的疏水性空腔能提供手性环境,GQDs能够放大电化学信号,因而该GQDs/β-CD复合膜可作为电化学手性界面识别Trp对映体。基于CS和GQDs之间的静电引力和氢键作用力,本工作通过一种简便的方法制备石墨烯量子点(GQDs)-壳聚糖(CS)纳米复合材料。通过傅立叶变换红外(FT-IR)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)对形成的GQDs-CS纳米复合材料进行了表征。GQDs作为纳米填料可在CS基体中得到良好的分散。该复合材料被应用于修饰GCE,实现了Zn2+,Cd2+和Pb2+的同时检测,为痕量和快速、准确检测重金属离子开辟了新的途径。GQDs-CS纳米复合材料具有三维网状立体结构,该复合材料经过高温热分解后可得到多孔碳材料(p-C)。通过热重(TGA)、傅立叶变换红外(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)等表征方法,证明多孔碳材料p-C不仅拥有其前驱体材料(GQDs-CS)所具备的三维网状立体结构,还具有较大比表面积、优良的导电性能、优异的电容行为和循环使用性能。
【关键词】：石墨烯量子点 天然多糖 手性识别 重金属离子检测 超级电容器
【学位授予单位】：常州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332
【目录】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 前言11-27
• 1.1 石墨烯量子点概述11
• 1.2 石墨烯量子点的制备方法11-18
• 1.2.1 自上而下法12-16
• 1.2.2 自下而上法16-18
• 1.3 石墨烯量子点的应用18-22
• 1.3.1 环境检测19-20
• 1.3.2 生物成像20
• 1.3.3 药物缓释20-21
• 1.3.4 光电器件21-22
• 1.4 石墨烯量子点/天然多糖复合材料22-25
• 1.4.1 天然多糖概述22-23
• 1.4.2 石墨烯量子点-纤维素复合物23
• 1.4.3 石墨烯量子点-琼脂复合物23-24
• 1.4.4 石墨烯量子点-壳聚糖复合物24-25
• 1.5 本文研究内容25-27
• 1.5.1 研究目的25
• 1.5.2 研究内容25-27
• 2 石墨烯量子点-壳聚糖复合膜修饰电极识别色氨酸对映体27-38
• 2.1 背景介绍27-28
• 2.2 实验部分28-29
• 2.2.1 仪器与试剂28
• 2.2.2 GQDs的制备28
• 2.2.3 GQDs-CS修饰电极的制备28-29
• 2.2.4 Trp对映体的电化学识别29
• 2.3 结果与讨论29-37
• 2.3.1 GQDs表征29-30
• 2.3.2 不同修饰电极的表征30-33
• 2.3.3 Trp对映体的选择性识别33-34
• 2.3.4 识别机理34-35
• 2.3.5 条件优化35-37
• 2.4 本章结论37-38
• 3 石墨烯量子点/β-环糊精复合膜电化学识别色氨酸对映体38-46
• 3.1 引言38-39
• 3.2 实验部分39-40
• 3.2.1 仪器与试剂39
• 3.2.2 GQDs/β-CD修饰电极的制备39-40
• 3.2.3 Trp对映体的电化学识别40
• 3.3 结果与讨论40-45
• 3.3.1 傅立叶变换红外光谱40
• 3.3.2 不同修饰电极的表征40-43
• 3.3.3 Trp对映体的选择性识别43
• 3.3.4 识别机理43-44
• 3.3.5 条件优化44-45
• 3.4 本章总结45-46
• 4 石墨烯量子点-壳聚糖纳米复合材料的制备及其同时检测重金属离子46-60
• 4.1 背景介绍46-47
• 4.2 实验部分47-48
• 4.2.1 仪器与试剂47
• 4.2.2 GQDs-CS纳米复合材料修饰电极的制备47-48
• 4.2.3 电化学同时检测三种金属离子48
• 4.3 结果与讨论48-59
• 4.3.1 GQDs-CS材料的表征48-53
• 4.3.2 GQDs-CS材料形成机理53-54
• 4.3.3 不同材料修饰电极对重金属离子检测的性能比较54-55
• 4.3.4 条件优化55-57
• 4.3.5 分析性能57-58
• 4.3.6 干扰离子对分析检测的影响58
• 4.3.7 相关工作的比较58-59
• 4.4 本章总结59-60
• 5 石墨烯量子点-壳聚糖基多孔碳的制备及其电容性能研究60-71
• 5.1 引言60-61
• 5.2 实验部分61-62
• 5.2.1 仪器与试剂61
• 5.2.2 p-C材料的制备61-62
• 5.2.3 电化学测试62
• 5.3 结果与讨论62-70
• 5.3.1 p-C材料的表征62-67
• 5.3.2 p-C材料形成机理探讨67
• 5.3.3 p-C材料的电化学行为67-69
• 5.3.4 p-C材料的电容性能69-70
• 5.4 本章总结70-71
• 6 总结71-72
• 参考文献72-84
• 攻读学位期间研究成果84-85
• 致谢85

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