石墨烯高分子复合材料的制备及其在DNA控制释放中的应用

摘要

自从2004年石墨烯问世以来，它已经成为了碳家族中最受关注的新型材料。由于其独特的电子结构，石墨烯表现出许多优异的性能，如高导热性，高机械强度，高电子迁移率等。目前，石墨烯的复合材料已经被学者们广泛研究并付诸运用。
　　 在本文中，我们利用可逆加成断裂链转移聚合合成了一种芘基功能化的聚合物，利用芘基与石墨烯共轭体系的π-π叠加作用，直接将石墨烯从层层堆叠的石墨粉末中剥离出来。通过核磁共振谱图和凝胶渗透色谱对合成的聚合物进行表征，证明了聚合物合成的成功与较小的分子量分布;利用紫外光谱和荧光光谱验证了石墨烯与聚合物的成功复合;通过原子力显微镜和透射电子显微镜观察剥离出的石墨烯的尺寸和厚度。采用此法剥离出来的石墨烯，其特殊电子结构没被破坏，保留了石墨烯的共轭平面，具有尺寸大，无缺陷等优点。
　　 石墨烯是由完美的sp2杂化的碳原子组成的多环结构，具有一个很大的共轭平面，我们将其复合材料用于DNA分子的携带和释放。我们制备了一种带有芘基端基的正电性共聚物polyPEGA-b-PDMAEA，将其与石墨烯制备成复合材料应用于DNA分子的运输和释放。琼脂糖凝胶电泳的结果表明，随着正负电荷比的增加，DNA/共聚物复合物的电负性逐渐减弱，趋于中性。根据表面电势和粒径的分析结果:当粒子表面电势逐渐趋于零时，粒径达到最大。利用红外光谱和X射线光电子能谱表征聚合物与DNA分子的复合，利用紫外与荧光光谱表征聚合物与石墨烯的成功复合。此外，我们还通过紫外吸收光谱观察并记录了DNA分子释放的过程。

目录

摘要

引言

第一章 文献综述

1．1 前言

1．2 石墨烯的发现史与构造

1．3 石墨烯的物理性质

1．4 石墨烯的制备方法

1．4．1 微机械剥离法

1．4．2 氧化还原法

1．4．3 化学气相沉积法

1．4．4 液相剥离法

1．4．5 其他方法

1．5 石墨烯的化学改性

1．5．1 范德华力

1．5．2 静电作用

1．5．3 氢键

1．5．4 配位键

1．5．5 π-π叠加作用

1．6 石墨烯在新型材料中的应用

1．6．1 石墨烯在超级电容器中的应用

1．6．2 石墨烯在电子器件中的应用

1．6．3 石墨烯在计算机芯片中的应用

1．6．4 石墨烯在减少噪声方面的运用

1．6．5 石墨烯在其他方面的应用

1．7 可逆加成断裂链转移聚合简介

1．7．1 活性聚合的发展史

1．7．2 自由基聚合的发展史

1．7．3 RAFT聚合简介

1．8 基因药物的研究的简介

1．8．1 脱氧核糖核酸载体的研究

1．8．2 石墨烯在基因药物中的应用

1．9 本课题研究的目的和意义

第二章 直接剥离法制备石墨烯

2．1 实验部分

2．1．1 试剂和仪器

2．1．2 实验步骤

2．1．3 测试样品的制备及表征

2．2 结果与讨论

2．2．1 核磁共振谱图

2．2．2 力学性能的测定

2．2．3 傅里叶变换红外光谱

2．2．4 紫外吸收光谱和荧光光谱

2．2．5 拉曼光谱

2．2．6 电子显微镜

2．2．7 导电性的测定

2．2．8 石墨烯的产率

2．3 本章小结

第三章 石墨烯复合物在DNA控释中的应用

3．1 实验部分

3．1．1 试剂和仪器

3．1．2 实验步骤

3．1．3 测试样品的制备与表征

3．2 结果与讨论

3．2．1 核磁共振谱图

3．2．2 凝胶渗透色谱

3．2．3 紫外吸收光谱和荧光光谱

3．2．4 琼脂糖凝胶电泳

3．2．5 表面电势与粒径测试

3．2．6 X射线光电子能谱分析

3．2．7 傅里叶变换红外光谱

3．2．8 DNA分子的释放

3．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

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