石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲(chǔ)能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用.pdf

1、石墨烯作為一種二維單層sp2雜化的碳原子材料，由于其具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的光、電、磁、熱及機(jī)械性能，自2004年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，就引起了全世界的廣泛關(guān)注，已成為能量轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存、生物傳感器、電子工業(yè)、催化以及腫瘤治療等方面的熱點(diǎn)材料。然而，發(fā)展石墨烯材料的應(yīng)用，仍面臨著一些亟需解決的問(wèn)題:(1)必須有適合工業(yè)應(yīng)用的大規(guī)模制備高質(zhì)量石墨烯的新方法;(2)必須使石墨烯與其它納米材料、功能分子有效復(fù)合，發(fā)揮它們的協(xié)同作用，同時(shí)其制備合成過(guò)程要簡(jiǎn)單、

2、低成本;(3)拓展石墨烯的應(yīng)用，特別是在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用，必須改善石墨烯的水分散性和生物相容性，同時(shí)也要求石墨烯材料的功能更加豐富和有效。因此，大規(guī)模、低成本的制備石墨烯納米材料，并進(jìn)行不同的功能化修飾或復(fù)合，實(shí)現(xiàn)石墨烯與其它納米材料的協(xié)同作用，進(jìn)而拓展石墨烯基納米材料的功能，實(shí)現(xiàn)更廣泛、更有效的應(yīng)用，是現(xiàn)階段多功能石墨烯基納米材料制備與應(yīng)用研究的重要課題。
　　本論文正是基于以上背景，開(kāi)展了基于石墨烯材料的合成、表征以及應(yīng)用拓

3、展研究，研究工作分為以下幾方面:
　　1.第一章，對(duì)石墨烯的發(fā)展歷史概況、石墨烯的結(jié)構(gòu)、性能（光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)等性能）、制備方法、結(jié)構(gòu)修飾以及應(yīng)用領(lǐng)域等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行了歸納和總結(jié)。重點(diǎn)闡述了石墨烯在能量轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存、分析化學(xué)以及生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的方法和技術(shù)，提出了本論文的設(shè)計(jì)思路及創(chuàng)新點(diǎn)。
　　2.第二章，首次通過(guò)層狀MCM-22分子篩的模板作用以及鎳的催化作用，將無(wú)定型碳轉(zhuǎn)化為石墨烯，實(shí)現(xiàn)了大比表面積和高導(dǎo)電性石墨

4、烯的大規(guī)模制備。然后將此石墨烯發(fā)展為超級(jí)電容器的電極，測(cè)試結(jié)果顯示其具有優(yōu)良的電化學(xué)雙層電容性能和恒電流充放電性能，在KOH水溶液中，其充放電比電容能達(dá)到233 F/g。
　　3.第三章，采用一步還原法，即利用普通的還原劑NaBH4同時(shí)還原Ag+和GO納米片，將Ag納米顆粒均勻地負(fù)載在石墨烯表面，制備出GAg納米復(fù)合物。研究結(jié)果顯示，在GAg納米復(fù)合物中Ag納米顆粒是結(jié)晶的、高分散的，其顆粒尺寸為5～15 nm，并且通過(guò)調(diào)變Ag+

5、和GO納米片的投料比可以簡(jiǎn)單地調(diào)控復(fù)合物中Ag納米顆粒的負(fù)載量(25.6％～61.0％)。該復(fù)合物在堿性條件下具有穩(wěn)定的、優(yōu)良的甲醇電化學(xué)氧化性能，且催化電流在0.22×10-5 A～1.01×10-5A范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)甲醇氧化電流的密度與甲醇的濃度成線性關(guān)系（線性相關(guān)系數(shù)R=0.987），并且完成了催化反應(yīng)溫度和催化穩(wěn)定性的考察。簡(jiǎn)單快速的合成、低成本、高活性使得我們制備的GAg納米復(fù)合物在直接甲醇燃料電池方面具有應(yīng)用潛力

6、。
　　4.第四章，將介孔硅覆蓋在磁性石墨烯的表面，然后連接靶向多肽，制備出一種新的生物相容性好的磁性石墨烯基納米遞藥系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的表征。結(jié)果顯示該系統(tǒng)具有諸多優(yōu)異的性能，如強(qiáng)的近紅外光熱轉(zhuǎn)換性能，快速的磁分離性能、大的T2弛豫率(r2)和高的抗癌藥物阿霉素(DOX)負(fù)載量。體內(nèi)、體外結(jié)果顯示該系統(tǒng)裝載藥物DOX后，可以實(shí)現(xiàn)腦膠質(zhì)瘤的高效治療，包括能進(jìn)行pH和光熱控制的釋放，能完成磁靶向和多肽介導(dǎo)靶向的雙靶向識(shí)別，能