石墨烯-銀納米復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、石墨烯因其獨(dú)特的二維單原子結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積、優(yōu)異的吸附性能、良好的生物相容性及高的化學(xué)穩(wěn)定性，使其成為復(fù)合材料的理想載體，并在光學(xué)、傳感、生物醫(yī)學(xué)及儲(chǔ)能等領(lǐng)域得到廣泛研究。銀納米粒子具有納米材料特有的物理化學(xué)性質(zhì)，在光學(xué)材料、催化、細(xì)胞成像、傳感、生物醫(yī)學(xué)及拉曼表面增強(qiáng)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文選用石墨烯和硝酸銀為原材料，采用不同的復(fù)合方法制備出石墨烯-銀納米復(fù)合材料，并研究了該材料的抗菌性能和電化學(xué)性能：
　　(1)采

2、用原位法制備石墨烯-銀(GO-Ag NPs)納米復(fù)合材料。在堿性條件下，以AgNO3為前軀體，GO為載體，在不加任何還原劑和穩(wěn)定劑條件下，“一鍋煮”法合成石墨烯-銀納米復(fù)合材料(GO-Ag NPs)。通過研究實(shí)驗(yàn)過程中pH值、反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間及AgNO3與GO的投入比(WAgNO3:WGO)等參數(shù)對(duì)產(chǎn)物性能的影響，得到最佳的反應(yīng)條件。當(dāng) pH=11.7，WAgNO3:WGO=1:1時(shí)，反應(yīng)物在60℃下反應(yīng)30 min，制備出的復(fù)合材料

3、在水中具有較好的分散性，且銀納米粒子均勻地分散在石墨烯納米片層上，銀納米粒子的直徑為15 nm左右。同時(shí)以革蘭氏陰性菌大腸桿菌(DH5α)為實(shí)驗(yàn)菌種，采用平板計(jì)數(shù)法研究了GO-Ag NPs復(fù)合材料對(duì)大腸桿菌的抗菌率。當(dāng)GO-Ag NPs抗菌材料濃度為20μg/mL時(shí)，復(fù)合材料的抗菌率達(dá)到98.7％。GO-Ag NPs的抗菌性能與石墨烯相比有顯著的提升，可能是由于石墨烯與銀納米粒子之間協(xié)同作用。
　　(2)采用相轉(zhuǎn)移法制備石墨烯-銀

4、納米(GO-Cys-Ag NPs)復(fù)合材料。以硼氫化鈉為還原劑、四正辛基溴化銨(TOAB)為穩(wěn)定劑，在甲苯相中還原硝酸銀得到大小均一、性能穩(wěn)定的銀納米粒子。再以半胱氨酸為相轉(zhuǎn)移劑將甲苯相中的銀納米粒子成功轉(zhuǎn)移到水相，得到半胱氨酸修飾的銀納米粒子(Cys-Ag NPs)，然后在水相中與氧化石墨烯進(jìn)行復(fù)合，制備出銀納米粒子直徑為5 nm左右的石墨烯-銀納米粒子(GO-Cys-Ag NPs)復(fù)合材料。同時(shí)研究了該復(fù)合材料在抗菌方面的性能以及作

5、為修飾材料修飾的玻碳電極在尿酸電化學(xué)傳感器上應(yīng)用。結(jié)果表明，當(dāng)GO-Cys-Ag NPs抗菌材料的濃度為10μg/mL時(shí)，對(duì)大腸桿菌的抗菌率達(dá)到99.7%。半胱氨酸的包覆，以及小尺寸的銀納米粒子，使得納米材料能夠更快更有效地與細(xì)菌接觸，因此使 GO-Cys-Ag NPs復(fù)合材料的抗菌性能相比于GO-Ag NPs有顯著提升。同時(shí)，將Cys-Ag NPs與GO在較高溫度下進(jìn)行復(fù)合，制備的rGO-Cys-Ag NPs作為電極修飾材料來修飾玻碳