一种类囊体石墨烯复合膜制备及表征

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1、国内图书分类号：TB34学校代码：10213国际图书分类号：542密级：公开工程硕士学位论文一种类囊体/石墨烯复合膜的制备与表征硕士研究生：夏鹏超导师：AndrewBaker教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2014年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB34U.D.C:542DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringPREPARATIONANDCHARACTERIZATIONOFATHYLAKOID/GRAPHENECOMPOSITEMEMBRANECandidate：X

2、iaPengchaoSupervisor：Prof.AndrewBakerAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeinEngineeringSpeciality：MaterialEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2014Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要植物类囊体利用太阳光的效率是人造结构难以比拟的，因此近年来利用各类植物的类囊体或类囊

3、体内部光系统蛋白，制备复合结构的研究成为热点，但此类研究通常存在两个问题：研究者专注于结构的设计，忽略了类囊体材料的选取；实验过程中经常用到昂贵的生物试剂及纳米尺寸的金、铂等贵金属。为了增加实用性降低成本，本文使用因分布广泛价格低廉而在生物与能源领域一直备受关注的巨芒草，作为类囊体的来源，配合倍半硅氧烷聚合物及超声溶剂热法合成的石墨烯，制备对可见光具有一定响应的类囊体/石墨烯复合膜，并对其进行表征。对制备复合膜所需要的材料进行了合成与表征。使用乙烯基三乙氧基硅烷，在盐酸作为催化剂的条件下，通过水解法合成了八乙烯基倍半硅氧烷单体，通过形貌分析、红外分析及热重分析来确定产物并计算产率，经计

4、算其产率可达26.1%。以钠和乙醇为原料使用超声溶剂热法较大量的合成了石墨烯，讨论不同温度条件下发生转化的产物的特点，并使用蔗糖梯度离心法分离石墨烯，以提2高其品质，最终获得比表面积为1704.7m/g的石墨烯。利用生物学的方法提取出巨芒草的类囊体，并使用莰烯干燥法处理了样品，对其进行扫描电子显微镜观察，通过形貌观察的结果和样品的特征光吸收曲线论证其生物活性。利用上述合成的材料制备了可以吸收可见光产生电子的类囊体/石墨烯复合膜，并对其进行了表征。利用八乙烯基倍半硅氧烷单体与过氧化二异丙苯的反应产物制备聚合膜，通过对膜的电阻、可见光透过率和吸水率的表征，讨论了反应物的比例对膜的影响，经讨

5、论当单体与过氧化二异丙苯的质量比为1:10时，反应所得的聚合物比较适合制备膜。表征并讨论了石墨烯和类囊体的加入对复合膜的影响。石墨烯的掺入可以改善膜的导电性和孔结构，石墨烯可以吸附类囊体，将类囊体产生的电子有效的传递至复合膜表面，但会降低膜的可见光透过率；类囊体的加入可以使复合膜具有吸收可见光产生电子的特性，但其加入量也不宜过大；经讨论石墨烯的含量为10%，类囊体的含量为6%制备出的复合膜效果相对较好。讨论了类囊体在复合膜中的活性情况，类囊体在复合膜中的生物活性随着膜放置时间的增加而降低，放置8天后膜内类囊体将失去活性。关键词：类囊体/石墨烯复合膜；倍半硅氧烷；石墨烯；类囊体-I-哈尔

6、滨工业大学工程硕士学位论文AbstractTheefficiencyofthylakoidmakinguseoflightenergyisunmatched,sousingthethylakoidsanditsinternalproteinstomakestructuresisresearchedrecently.However,theresearchesusuallyignoretheselectionofplantswhichprovidethethylakoids,oruseexpensivechemicalssuchasPBSEandnano-sizedgoldparticle

7、s.Tomaketheresearchmorepractical,giantmiscanthusprovedtobebestenergycropwasusedasathylakoidprovider.Moreover,toreducecostsgrapheneandPOSSwhichcouldbemadewithlowpricewereusedtomakeathylakoid/graphenecompositemembranewhichcoul