三維石墨烯-金納米粒子復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、石墨烯是由單層碳原子經(jīng)過(guò)sp2雜化排列成的蜂窩狀六角二維平面晶體，僅0.334納米厚。具有比表面積大、電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性能優(yōu)異等特點(diǎn)，使其在電化學(xué)檢測(cè)和分析等方面優(yōu)勢(shì)明顯，因此成為制備高性能電化學(xué)傳感器的理想材料。三維石墨烯是由二維石墨烯堆積而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與二維石墨烯相比，三維石墨烯有著更大的比表面積，有望具有更優(yōu)異的電化學(xué)傳感及催化等性能。將石墨烯與其它納米材料（如金屬納米粒子等）復(fù)合，能夠通過(guò)復(fù)合材料組分間的協(xié)同作用，進(jìn)一步

2、改善石墨烯的電化學(xué)性能，拓展且加強(qiáng)其電化學(xué)效應(yīng)的靈敏度及選擇性。
　　本研究采用化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備三維石墨烯，采用晶種法制備金納米粒子，并且采用紫外-可見(jiàn)光光譜儀(UV-Vis)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和拉曼光譜儀(Raman)等設(shè)備對(duì)所制備材料進(jìn)行表征分析。
　　通過(guò)電泳沉積法制備三維石墨烯/金納米粒子復(fù)合物作為過(guò)氧化氫(H2O2)電化學(xué)傳感器，并通過(guò)電化學(xué)工作站對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)

3、試分析。對(duì)所制備的三維石墨烯/金納米粒子復(fù)合物進(jìn)行了改性，通過(guò)退火、優(yōu)化金顆粒的制備工藝獲得不含表面活性劑的石墨烯基復(fù)合材料，且對(duì)其電化學(xué)性能分別進(jìn)行了測(cè)試研究，并對(duì)比三種不同復(fù)合材料對(duì)過(guò)氧化氫的傳感性能。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)采用CVD法制備出了較完整的三維孔洞結(jié)構(gòu)和優(yōu)異力學(xué)性能的三維石墨烯。
　　(2)采用晶種法，分兩步制備金納米粒子，制備出了分散均勻且穩(wěn)定性高的金納米粒子，其粒徑約為19nm，呈現(xiàn)類球形。

4、
　　(3)通過(guò)電泳沉積法制備出了高性能的三維石墨烯/金納米粒子復(fù)合物，并探索研究了沉積電壓及沉積時(shí)間對(duì)復(fù)合物制備的影響。當(dāng)沉積時(shí)間為1.5h且沉積電壓為10V時(shí)，金納米粒子在三維石墨烯表面分散均勻且粒子覆蓋率最高。
　　(4)所制備出的三維石墨烯/金納米粒子復(fù)合物對(duì)H2O2表現(xiàn)出良好的電化學(xué)傳感性能，其響應(yīng)時(shí)間為3s，檢測(cè)線性區(qū)間為0.05-1.75mM。
　　(5)探索了退火時(shí)間對(duì)三維石墨烯/金納米粒子復(fù)合物性能的

5、影響。發(fā)現(xiàn)在退火1h后，復(fù)合物對(duì)H2O2表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)傳感性能，其響應(yīng)時(shí)間僅為1s，檢測(cè)線性區(qū)間為0.02-3mM。
　　(6)對(duì)金納米粒子的制備過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化，成功制備出了均勻分散的一價(jià)金納米粒子，粒徑在100-200nm之間，或球狀或棒狀。利用電泳沉積制備出了三維石墨烯/一價(jià)金復(fù)合物，并對(duì)電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。該材料對(duì)H2O2亦表現(xiàn)出良好的電化學(xué)傳感性能。其響應(yīng)時(shí)間為6s，最低探測(cè)限為20μM，檢測(cè)線性區(qū)間為0.02-1.