石墨烯复合物的电化学研究

发布时间：2017-09-18 18:45

  本文关键词：石墨烯复合物的电化学研究

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【摘要】：石墨烯被发现以来,已广泛的应用于清洁能源的发展中,同时也被用于构建快速,准确,稳定的生物传感器,在人类健康诊断等方面起着重要作用。本文采用杂原子掺杂石墨烯及石墨烯稀土氧化物纳米粒子复合材料,应用在了燃料电池电极以及生物小分子传感器研究中。第一章绪论主要介绍了石墨烯与石墨烯复合材料的合成方法及其在电化学催化、生物分析检测等方面的应用。第二章硼／氮掺杂石墨烯的合成及其应用于抗坏血酸、多巴胺、尿酸的同时检测研究本章报道了一种简单的合成p-型半导体石墨烯,硼掺杂石墨烯的方法。以硼烷四氢呋喃为原料,通过水热法在180℃下合成,制作方法简单。另外我们合成了n-型半导体,氮掺杂石墨烯作为对比,通过实验发现硼掺杂石墨烯的异相电子转速率相对较高,两种材料都可以实现对抗坏血酸、多巴胺以及尿酸的同时电化学检测,并且异相电子转移速率较高的硼掺杂石墨烯,对三种生物小分子的检测下限更低,灵敏度更高。第三章还原石墨烯表面控制生长二氧化铈纳米粒子及其氧还原催化研究本章通过热处理三价铈盐和氧化石墨烯(Ce3+-GO),合成二氧化铈纳米粒子还原石墨烯(CeO2-rGO)复合物,并将该复合材料用于ORR催化电极构建中。通过透射电镜(TEM),X射线散射光谱(XRD)等分析手段,探究了不同反应温度下,CeO2纳米粒子的粒径及结晶情况。结果表明,在750℃下二氧化铈纳米粒子结晶度更高,并且氧还原活性也比其他温度下合成的材料更好。相比于商业的Pt/C, CeO2-rGO750稳定性更好,对甲醇也有很好的耐受性。第四章基于Eu2O3/Yb2O3纳米粒子rGO复合材料的过氧化氢电化学传感器研究本章通过-步热处理,通过铕盐和镱盐-氧化石墨烯合成氧化铕,氧化镱纳米粒子复合的石墨烯材料Eu2O3-rGO, Yb2O3-rGO。通过扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),拉曼光谱,X射线能谱等手段对材料的结构与形貌进行分析。并将复合材料应用于过氧化氢电化学非酶传感器中。相比较下,Yb2O3-rGO检测线性为2 gM到4 mM,检测下限为1μM(S/N＝3),并将该电极用于检测细胞中的过氧化氢。
【关键词】：石墨烯 硼掺杂石墨烯 二氧化铈 氧还原 电化学传感器 氧化镱
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-15
• 第一章 绪论15-47
• 1 石墨烯及其复合物15-19
• 1.1 石墨烯简介15-16
• 1.2 石墨烯的合成16-19
• 1.2.1 机械剥离法16
• 1.2.2 化学气相沉积法(CVD)16-17
• 1.2.3 碳化硅外延生长法17
• 1.2.4 化学剥离法17-19
• 2 石墨烯的功能化19-24
• 2.1 物理法20-21
• 2.1.1 物理吸附20
• 2.1.2 静电吸附20-21
• 2.2 化学法21-24
• 2.2.1 共价键合法21-22
• 2.2.2 非共价键合法22-24
• 3 石墨烯的应用24-35
• 3.1 能源方面的应用24-28
• 3.1.1 超级电容器24-25
• 3.1.2 锂离子电池25-26
• 3.1.3 燃料电池26-27
• 3.1.4 太阳能电池27-28
• 3.2 环境方面的应用28-31
• 3.2.1 重金属离子的吸附(图5)28-30
• 3.2.2 有机物的光降解30-31
• 3.2.3 微生物的抑制31
• 3.2.4 有害气体的检测31
• 3.3 电化学传感器31-35
• 3.3.2 葡萄糖电化学传感器34
• 3.3.3 DNA电化学传感器34-35
• 3.2.4 其他传感器35
• 4 本论文的研究内容和意义35-37
• 参考文献37-47
• 第二章 硼/氮掺杂石墨烯的合成及其应用于抗坏血酸、多巴胺、尿酸的同时检测研究47-66
• 1. 引言47-48
• 2. 实验部分48-50
• 2.1 试剂48-49
• 2.2 仪器49
• 2.3 电化学测试49
• 2.4 硼掺杂石墨烯的合成49
• 2.5 氮掺杂石墨烯的合成49-50
• 2.6 修饰电极的制备50
• 3. 结果与讨论50-59
• 3.1 材料的表征50-55
• 3.2 电化学测试55-59
• 3.2.1 异相电子转移速率55-56
• 3.2.2 B-rGO和N-rGO对于AA,DA和UA的响应56-57
• 3.3.3 B-rGO和N-rGO对于AA,DA和UA的同时检测57-59
• 4. 结论59-61
• 参考文献61-66
• 第三章 还原石墨烯表面控制生长二氧化铈纳米粒子及其氧还原催化研究66-83
• 1. 引言66-68
• 2. 实验部分68-70
• 2.1 试剂68
• 2.2 CeO_2掺杂石墨烯的合成68
• 2.3 仪器68-69
• 2.4 电化学测试69
• 2.5 材料修饰电极的制备69-70
• 3. 结果与讨论70-78
• 3.1 材料的表征70-75
• 3.2 电化学测试75-78
• 4. 结论78
• 参考文献78-83
• 第四章 基于EU_2O_3/YB_2O_3纳米粒子RGO复合材料的过氧化氢电化学传感器研究83-100
• 1. 引言83-84
• 2. 实验部分84-86
• 2.1 药品和试剂84
• 2.2 仪器84-85
• 2.3 Eu_2O_3/Yb_2O_3-rGO的制备85
• 2.4 电化学测试85-86
• 3. 结果与讨论86-94
• 3.1 材料的表征86-90
• 3.2 电化学测试90-94
• 4. 结论94-95
• 参考文献95-100
• 附录：研究生期间的科研成果100-102
• 致谢102

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