石墨烯-聚合物復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究.pdf

1、石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)以及電學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于電化學(xué)傳感器、超級電容器、鋰離子電池以及催化等領(lǐng)域。石墨烯基復(fù)合材料不僅具有石墨烯本身性質(zhì)而且還具有復(fù)合組分的特性，此外還可能會產(chǎn)生新穎的協(xié)同效應(yīng)，近年來吸引了研究者的廣泛關(guān)注。
　　本論文以還原氧化石墨烯、氮摻雜石墨烯/碳納米管為載體，離子液體為功能單體和交聯(lián)劑，采用自由基法制備了三種石墨烯/聚合物復(fù)合材料。通過紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、熱重分

2、析(TGA)、拉曼光譜、X-射線衍射(XRD)等手段對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、形貌和性能進(jìn)行表征，構(gòu)筑了基于這些材料的電化學(xué)傳感器，并將其成功地應(yīng)用于食品和環(huán)境污染物的檢測，為石墨烯/聚合物復(fù)合材料的應(yīng)用發(fā)展提供了一種新方向。本論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　(1)制備了一種基于聚離子液體修飾的還原氧化石墨烯復(fù)合材料(RGO-PIL)，成功構(gòu)筑了RGO-PIL的電化學(xué)傳感器。采用FTIR、TGA、SEM、XRD和拉曼光譜等手段對RGO

3、-PIL進(jìn)行結(jié)構(gòu)、形貌和熱性能進(jìn)行表征。用循環(huán)伏安法(CV)和差分脈沖伏安法(DPV)等手段，考察了RGO-PIL修飾電極的電化學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明，RGO-PIL對PEA具有良好的吸附性和較好的選擇性。在最優(yōu)條件下，電流響應(yīng)與 PEA的濃度在0.005μM-10.0μM之間存在良好的線性關(guān)系，檢測限為2.0 nM(S/N=3)，實(shí)現(xiàn)了苯乙醇胺 A(PEA)的特異性檢測，取得了令人滿意的結(jié)果。
　　(2)以氮摻雜石墨烯/碳納米管為載體

4、，4-壬基酚為模板分子，溴化1-乙烯基-3-乙基咪唑[C2(mim)][Br]為功能單體，EGDMA和溴化1,4-丁烷-3,3’-雙-1-乙烯基咪唑[C4(mim)2][Br]作為雙交聯(lián)劑，采用表面分子印跡技術(shù)制備聚合物復(fù)合材料(NG/NCNT-MIPs)。采用FTIR、SEM、TGA、XRD、拉曼光譜和X光電子能譜(XPS)等手段對NG/NCNT-MIP的結(jié)構(gòu)、形貌和性能進(jìn)行表征。選用CV和DPV等手段，探究了NG/NCNT-MIPs

5、修飾電極的電化學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明，與酚類化合物相比，NG/NCNT-MIPs傳感器對4-壬基酚具有較好的選擇性；在最優(yōu)化條件下，其電流響應(yīng)與雙酚A的濃度在0.01-10.0μM具有線性關(guān)系，檢測限為8.0 nM(S/N=3)。體現(xiàn)了NG/NCNT-MIPs具有較好吸附性，為氮摻雜的石墨烯材料的應(yīng)用提供了新方向。
　　(3)以咪唑陽離子為功能化基團(tuán)，Br-、BF4-、PF6-為陰離子基團(tuán)，合成了五種新型的功能化咪唑環(huán)離子液體與離子液體

6、交聯(lián)劑，并且以還原氧化石墨烯為載體，雙酚 A為模板分子，離子液體為功能單體，EGDMA和離子液體為雙交聯(lián)劑，采用表面印跡法制備聚合物復(fù)合材料(RGO-MIPs)。通過 FTIR、SEM、TEM、XRD和等手段對 RGO-MIPs進(jìn)行表征，采用CV和DPV法等手段，研究了RGO-MIPs修飾電極的電化學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明，RGO-MIPs/GCE對雙酚 A的電流響應(yīng)是RGO-NIPs/GCE的1.6倍，檢測范圍為0.01-50.0μM，檢測限