三维中空纳米金—石墨烯微球复合材料的制备及其应用研究

发布时间：2018-05-31 03:24

  本文选题：纳米金 + 石墨烯　； 参考：《山东大学》2017年硕士论文

【摘要】：三维中空纳米金-石墨烯微球复合材料(AuNP/rGOHMS)可以看作是由二维片状石墨烯包裹纳米金形成的。这不仅保留了纳米金与石墨烯优异的物理、化学性质,还由于纳米金与石墨烯协同效应,使复合材料具有独特的性能,如不易团聚、堆叠、表面积大、活性位点多等优势。本文系统研究了 AuNP/rGOHMS的制备方法,并对三维中空结构的形成进行了表征及研究,同时对材料应用于制备电化学传感器检测亚硝酸酸盐及催化降解4-硝基苯酚的能力进行了考察。主要研究内容如下:1、AuNP/rGO HMS的制备与表征:以纳米金(AuNPs)溶液和氧化石墨烯(GO)溶液为前驱体制备AuNP/rGO微球。通过高温500℃还原处理得到AuNP/rGO HMS,通过对比AuNPs与GO不同的复合方式,成功制备中空AuNP/rGO微球复合材料。通过调节AuNPs与GO配比,得到不同配比的AuNP/rGOHMS,研究不同配比情况下对材料性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM),低倍透射电子显微镜(TEM),高倍透射电子显微镜(HRTEM)对AuNP/rGOHMS形貌进行表征,发现该材料是一种微球状且中空的纳米结构。通过高倍显微镜的mapping模式,发现AuNPs均匀分布在该复合材料中,利用拉曼光谱(Raman),X-衍射光谱(XRD)研究AuNP/rGO复合材料的结合方式。结果表明,该材料因具有独特的三维中空球状结构,避免了出现二维石墨烯结构堆叠情况,同时,其巨大的比表面积有效地保障了材料与待测溶液充分接触。另外,石墨烯的存在保证了 AuNPs均匀分布且平均粒径约为5.0-12nm,从而充分发挥了 AuNPs材料高效的催化性能。2、纳米金-石墨烯-玻碳电极(AuNP/rGO HMS/GCE)电化学传感器对检测亚硝酸盐的研究:采用循环伏安法和交流阻抗法研究AuNP/rGO HMS/GCE传感器的导电性能以及电子传输方式,并且研究影响AuNP/rGO HMS/GCE电化学传感器性能的条件,如pH值、扫描速率对AuNP/rGO HMS/GCE电化学传感器的影响,研究发现传感器对亚硝酸盐的检测限为0.05 μM,检测范围为1.0 μM-2.6 mM。最后,还对传感器的稳定性能以及对亚硝酸盐检测的实际应用做了研究,结果表明传感器具有高选择性、稳定性以及优异的回收率。3、AuNP/rGOHMS作为催化剂对4-硝基苯酚污染物催化转化的研究:在保证硼氢化钠过量的溶液中,利用合成的材料催化4-硝基苯酚使其转化成为4-氨基苯酚,从而降低4-硝基苯酚对环境的污染。该实验详细研究了不同温度、不同催化剂含量下三维AuNP/rGO HMS对4-硝基苯酚催化效果,并与现有的4-硝基苯酚催化剂的催化效果进行了对比,结果发现,该实验制备的AuNP/rGOHMS在催化4-硝基苯酚转化上具有更显著成效,可广泛应用于该污染物的催化转化中。
[Abstract]:The three dimensional hollow au-graphene microsphere composite (AuNPR-r GOHMS) can be regarded as a kind of gold coated with two-dimensional flake graphene. This not only preserves the excellent physical and chemical properties of nano-gold and graphene, but also makes the composite have unique properties, such as agglomeration, stacking, large surface area and many active sites due to the synergistic effect of nano-gold and graphene. In this paper, the preparation method of AuNP/rGOHMS was systematically studied, and the formation of three-dimensional hollow structure was characterized and studied. At the same time, the ability of the material to detect nitrite and catalyze the degradation of 4-nitrophenol by electrochemical sensor was investigated. The main contents of this study are as follows: the preparation and characterization of AuNP/rGO microspheres are as follows: the AuNP/rGO microspheres are prepared by using the solution of AuNPs and graphene oxide (GOO) as precursors. The hollow AuNP/rGO microspheres composites were successfully prepared by the reduction treatment at 500 鈩，

本文编号：1958096