二硫化鉬-石墨烯復(fù)合材料制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、近年來，由于石墨烯具有許多獨特物理和化學(xué)性質(zhì)，如量子隧道效率、雙極化電場效應(yīng)、超大的理論比表面積，超高的強度，優(yōu)異的熱導(dǎo)率，好的光透性，高的楊氏模量及優(yōu)異的導(dǎo)電性能等諸多優(yōu)點，使其成為本世紀(jì)的一種新興材料。與此同時，二硫化鉬材料作為過渡金屬硫化物代表，由兩層硫夾一層鉬所構(gòu)成，并且每一層鍵是通過共價鍵結(jié)合的，具有一種類石墨烯的結(jié)構(gòu)，受到越來越多的研究者關(guān)注。層狀的二硫化鉬材料也被廣泛地應(yīng)用于光催化劑、電化學(xué)生物傳感器、鋰離子電池的電極材料

2、、超級電容器及光學(xué)器件等方面的應(yīng)用。因此，本文采用一種簡捷的水熱法成功地制備出二硫化鉬與石墨烯的復(fù)合材料，實現(xiàn)了材料的形貌的可控合成性。本文通過XRD、SEM、TEM、Raman等測試手段，對樣品的晶型結(jié)構(gòu)和微觀形貌進行了表征，還利用充放電測試和循環(huán)伏安測試等測試方法對材料的電化學(xué)性能等方面進行了研究，以及探討了不同組分和形貌對電化學(xué)性能的影響。
　　(1)以石墨作為原料，通過一種改進的Hummers法制得氧化石墨烯。將氧化石墨烯

3、作為基體，通過微波水熱法在其表面制備了分散粒徑均勻且顆粒尺寸約為20nm的Au納米顆粒。將Au NPs-Gr復(fù)合材料用于固定血紅蛋白(Hb)，成功構(gòu)筑一種新型H2O2生物傳感器。在最佳的測試條件下，H2O2濃度為0.1-70μmol·L-1具有良好的線性范圍，檢測限為0.03μmol·L-1(信噪比S/N=3)。這種生物傳感器具有響應(yīng)迅速，靈敏度高，檢測限低等特點，因此可以作為H2O2的生物傳感器。
　　(2)以鉬酸鈉為鉬源，硫脲

4、為硫源，通過傳統(tǒng)水熱的方法成功地制備了花球狀 MoS2材料，并研究了其由鱗片狀納米片自組裝成花球狀 MoS2結(jié)構(gòu)生長的過程。將其用于固定血紅蛋白(Hb)，成功構(gòu)筑一種新型 H2O2生物傳感器。當(dāng)H2O2濃度在2-128μmol·L-1范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系，檢測限為0.6μmol·L-1(信噪比S/N=3)。此花球狀MoS2材料的制備方法，也為后續(xù)與石墨烯復(fù)合材料制備打下堅實地基礎(chǔ)，可以很好地指導(dǎo)后續(xù)實驗的順利進行。
　　(3)

5、以氧化石墨烯作為基體，通過傳統(tǒng)水熱法制備 MoS2-Gr復(fù)合材料，并研究了MoS2花球直接生長在石墨烯表面生長的過程。此外，還將MoS2-Gr復(fù)合材料用于固定血紅蛋白(Hb)成功構(gòu)筑一種新型 H2O2生物傳感器。與Nafion/Hb/GO/GC和 Nafion/Hb/ MoS2/GC生物傳感器相比，構(gòu)筑成Nafion/Hb/MoS2-Gr/GC對H2O2電催化作用最好，并且具有傳感器響應(yīng)迅速、靈敏度高和穩(wěn)定性好。因而在電化學(xué)領(lǐng)域具有很好

6、的發(fā)展前景。
　　(4)通過控制溶劑中水與乙醇的比例，利用傳統(tǒng)水熱法制備Gr@MoS2復(fù)合材料，并研究其作為鋰電池的陽極材料電化學(xué)性能。結(jié)果表明 Gr@MoS2初始放電容量1296 mAh?g-1，放電容量分別為768，475，315和152mAh?g-1（在電流密度分別為100，300，500和1000mA?g-1條件下）。大電流充電過程后，Gr@MoS2的放電容量仍保持在709mAh?g-1。并且這種復(fù)合材料還展現(xiàn)出較好的穩(wěn)定