树枝状银及功能化石墨烯纳米材料的电化学制备及分析应用

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本硕士论文在前人相关研究的基础上,采用电化学方法制备树枝状纳米银、石墨烯(Gr)/Ni1-xCox纳米材料和Gr/AuPt纳米材料三种新型纳米材料,分别对树枝状纳米银进行痕量生物大分子分析检测,对Gr/Ni1-xCox纳米材料进行吸波性能分析,对Gr/AuPt纳米材料进行电催化性能分析。具体内容如下:1.电化学沉积法在铝片上制备树枝状纳米银及其对生物大分子分析检测本工作以[Ag(NH3)2]Cl为沉积液在铝片上无电沉积制备了对称的银的树枝状结构。此过程绿色无污染,不仅没有使用任何模板、表面活性剂、氧化剂,而且避免引入了导致低血钙症的强毒性离子—氟离子。样品使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线粉末衍射(XRD)进行表征。通过使用SEM研究形貌随时间的变化,以及Tafel曲线、开路电位—时间曲线(OCP-t)等电化学分析方法的测量,证实了氯离子在此树枝状结构的形成过程中起决定性作用。树枝状纳米银对于脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、叶酸具有很好的拉曼增强效应,对三种检测物的检测浓度可以达到10-12:mol/L。因此,该方法制备的树状纳米银纳米材料可以作为超灵敏的表面拉曼增强光谱(SERS)传感器探针,无标记的分析检测生物大分子。2. Gr/AuPt纳米材料的制备及电催化性能分析本工作报告了一种电还原方法合成Gr/AuPt电池活性物质的新方法,它对甲醇具有良好的电化学氧化性能。其中,Gr不仅使电极的导电性大大增加,而且增大基底的比表面积,为金铂(AuPt)纳米粒子提供更多的结合位点,制备的Gr/AuPt纳米复合膜电极,电化学活性表面积大,并表现出较好的抗一氧化碳中间体(COad)中毒能力。因此,Gr/AuPt纳米复合膜电极作为直接甲醇燃料电池电极材料。此外,我们还分析了金属前驱物的浓度对甲醇电化学氧化性能的影响和该复合膜电极对其它醇类(乙醇、异丙醇)的电催化性能。发现:当氧化石墨烯(GO)为1mg/mL、氯金酸(HAuCl4)为0.4mmol/L、氯铂酸(H2PtCl6)为1.6mmol/L时,复合膜电极催化性能最好;Gr/AuPt纳米复合膜电极对乙醇、异丙醇都具有催化氧化能力,且与电化学催化甲醇相比,无论是催化活性还是抗中毒能力均略为逊色。3. Gr/Ni1-xCox复合吸波材料的制备及其性能分析本工作利用电化学沉积法以Gr为载体、镍钴(NiCo)硫酸盐为金属前驱体,将NiCo纳米粒子修饰到Cr表面,形成Gr/Ni1-xCox复合材料。XRD数据显示,与Gr复合的NiCo纳米粒子经退火处理后具有晶格结构,且不规则的分散在Cr表面。对样品进行磁学性能测量,结果表明,随着Ni含量的增加,所制备的复合材料的矫顽力和磁化强度都降低。使用矢量网络分析仪分析了电磁波反射损失,结果显示,在频率2—18GHz范围内,Gr/Ni1-xCox-—石蜡混合物的复介电常数数值随着Ni含量的增加而降低;复数磁导率却微小的增加。当起始溶液中Ni-Co的原子比例为3:1时,最大的反射损失值是-17.84dB,此时的匹配厚度为1.5mm、频率为9.32GHz。
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