新型修饰材料-氧化石墨烯、石墨烯的制备和电化学研究

摘要

碳材料由于其较高的导电性、对许多氧还原反应体现出了很高电催化活性，使之成为电化学分析领域应用最为广泛的材料。鉴于石墨烯具有极为特殊的物理及化学属性，大比表面积性质、锯齿型边缘、室温下较高的电子迁移速率，科学界越来越多的科研工作者加入到了石墨烯性能研究和合成的行列当中。氧化石墨烯(GO)是石墨烯的氧化产物，同时也是化学还原法制备石墨烯的中间产物。氧化石墨烯与石墨烯的最大不同之处在于其分子片层表面含有较多活性含氧基团，这些含氧基团赋予了氧化石墨烯更多的性质，如可以在水中良好的分散，电子传导速率的提高等等。
　　 目前科学界对于石墨烯和氧化石墨烯的研究较多，但是还未有人对于石墨烯和氧化石墨烯进行比对研究。本文正基于此现状准备对石墨烯、氧化石墨烯的电化学性质进行比对研究。
　　 （一）利用改良的后的Hummer法，同时借助于超声辅助作用制各氧化石墨烯，然后利用水合肼还原合成石墨烯。并通过红外、XRD、透射电镜、原子力显微镜进行形态表征。结果令人满意，在表征过程中发现氧化石墨烯的片层表面比石墨烯片层表面还有更为丰富且活跃的含氧基团，氧化石墨烯的平面结构较平整，而石墨烯的平面呈现出了褶皱。
　　 （二）利用石墨烯、氧化石墨烯与Nafion结合制备出两种的电化学传感器Nafion/graphene/GC和Nafion/GO/GC，通过其对水中的金属离子Pb2+进行电化学检测，结果显示在，Nafion/GO/GC测定的氧化峰电流ip与Pb2+的浓度的线性范围比Nafion/graphene/GC宽，检出限分别为1.0×10-7molL-1、2×10-8molL-1。我们借此判断出氧化石墨烯对金属比石墨烯修饰电极有更好的吸附作用。
　　 （三）我们借助于Nafion/graphene/GC和Nafion/GO/GC对对氨基酚进行电化学检测，并简单研究其电极反应机理。发现两电极的电极反应机理几乎一致，但是氧化石墨烯修饰电极的检测限比石墨烯修饰电极要低半个数量级。我们推断是氧化石墨烯由于其表面的较多丰富而活跃的含氧基团的存在提高了电极表面的电子转移速率。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 石墨烯的介绍

1．2 氧化石墨烯的简要介绍

1．3 本课题的指导思想

参考文献

第二章 氧化石墨烯和石墨烯的制备与表征

2．1 前言

2．2 实验部分

2．3 石墨烯的结构与形貌表征

2．4 结论

参考文献

第三章 氧化石墨烯和石墨烯修饰电极对于金属离子--铅离子电催化性能的研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．3 结果与讨论

3．4 结论

参考文献

第四章 氧化石墨烯、石墨烯对于小分子化合物--对氨基酚电催化性能的研究

4．1 前言

4．2 实验部分

4．3 结果与讨论

4．4 结论

参考文献

附录

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论文发表情况

致谢