石墨烯-氨基酸手性復(fù)合材料的合成及性能研究.pdf

1、石墨烯是由sp2雜化的碳原子構(gòu)成的六角型二維單層片狀碳材料。它被譽為全宇宙最薄的材料,具有優(yōu)異的力學(xué)性能、電學(xué)性能、磁性能、導(dǎo)熱性、生物相容性、微波吸收等特性,其應(yīng)用范圍和開發(fā)潛力十分廣泛。已經(jīng)涉及電子器件、電化學(xué)、磁性材料、熒光材料、光催化材料、生物醫(yī)藥等方面。但是,石墨烯基手性復(fù)合材料的研究至今仍是一塊空白。本論文以石墨烯基手性復(fù)合材料為出發(fā)點,研究了氨基酸通過共價接枝和非共價修飾制備石墨烯基手性復(fù)合材料的方法,并對復(fù)合材料進行了結(jié)

2、構(gòu)表征和性能研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　1、首先用L-賴氨酸和二價銅離子形成L-賴氨酸銅配合物。再利用L-賴氨酸銅配合物中空間位阻較小的端氨基與氧化石墨上的環(huán)氧基發(fā)生親核取代反應(yīng),控制性地合成了石墨烯/L-賴氨酸銅層層自組裝的復(fù)合材料。最后,用乙二胺四乙酸二鈉脫去L-賴氨酸銅中的銅離子,將得到石墨烯/L-賴氨酸手性復(fù)合材料。這種合成方法也同樣適用于L-賴氨酸修飾其他納米材料。通過掃描電鏡、紅外分析、XPS分析、XRD分析確定了手

3、性復(fù)合材料的形貌及結(jié)構(gòu)。通過熱重分析、水溶性測試、接觸角測試和旋光度測試確定了手性復(fù)合材料的性能。由于在復(fù)合材料中保留了L-賴氨酸的手性,我們首次提出了石墨烯基手性復(fù)合材料。這種材料在傳感器、細(xì)胞標(biāo)記、超級電容器、生物醫(yī)藥以及進一步制備功能復(fù)合材料中有潛在的應(yīng)用價值。而手性和生物相容性是藥理作用學(xué)和生物醫(yī)藥領(lǐng)域里的核心問題,這代表著石墨烯基復(fù)合材料的技術(shù)應(yīng)用又向前邁進了一大步。
　　2、用改性Hummers法制備出單層的氧化石墨,

4、并用水合肼作還原劑得到片層較薄、結(jié)構(gòu)較完整的石墨烯。在此基礎(chǔ)上利用L-苯丙氨酸和L-色氨酸研究了非共價修飾石墨烯時,π體系大小及合成方法對復(fù)合效果的影響。通過紅外分析、紫外分析發(fā)現(xiàn)采用分步法制備復(fù)合材料時L-苯丙氨酸和L-色氨酸的合成效果都不理想。而采用一步法制備復(fù)合材料時,π體系較大L-色氨酸與石墨烯復(fù)合的效果更好。在此方法中,L-色氨酸可先進入氧化石墨的片層中,一方面有利于復(fù)合,另一方面也可以作為插層劑和穩(wěn)定劑防止石墨烯發(fā)生團聚。從