功能化石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学应用

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1、功能化石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学应用研究生姓名胡建国申请学位级别亟±学科专业分堑丝堂学位授予单位逝江!!亟蒸盍堂指导教师姓名、职称重至垡量9塾撞!生型班究虽论文提交时间2Q!兰堡垒旦三旦论文答辩2Q13生三旦!Z旦答辩委员会主席隧垣武煎撞2013年4月3日DissertationforMasterPreparationoffunctionalizedgraphenenanomaterialsandtheirelectrochemicalappficafionCandidate：JianguoHuSupervisor：JunhuaYuan、LiNiuDisc

2、ipline：AnalyticalChemistryCollegeofChemistry&LifeScienceZhejiangKeyLaboratoryforAnalyticalElectrochemistryZhejiangNormalUniversity，Jinhua321004，Zhejiang功能化石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学应用摘要合成具有特殊结构和优异性质的石墨烯纳米复合材料是当前科研工作者的研究热点。本论文主要以石墨烯为模板合成了几种功能化的石墨烯纳米复合材料，并研究了这些复合材料的制备及其在电化学方面的应用。主要包括以下几个方面的内容：(1

3、)以环境友好的六次甲基四胺为还原剂，通过一步合成的方法制备了石墨烯／金纳米粒子复合材料。这种方法相比其它一些合成方法更加环境友好。合成的金纳米粒子粒径小且分散性好，均匀负载在石墨烯片层表面，形成的这种纳米复合物修饰到玻碳电极上对02和H202的还原具有优异的电催化活性，说明石墨烯／金纳米粒子复合物是一种非常优良的电化学传感材料，使其在电化学传感器方面具有潜在的应用前景。(2)本实验以聚丙烯胺作为交联剂和稳定剂，并用硼氢化钠为还原剂成功合成了铂／聚丙烯胺／石墨烯纳米复合物。聚丙烯胺能稳定负载在石墨烯上的铂纳米粒子使其不易聚集，Pt纳米粒子能高度负载在石墨烯表面，分散

4、性好，其平均粒径为1．4nlTl。因而这种复合催化剂具有高的电化学比表面积，其对甲醇的电催化氧化具有高的转化效率以及在电化学催化过程中快速氧化清除吸附的CO。因此，该催化剂有望替代其他贵金属材料成为燃料电池的电极材料。(3)本实验以石墨烯为模板，通过化学合成的方法，制得的锂离子电池负极材料石墨烯／硅纳米复合物。为了增加这种复合物的广泛应用，本章首先设计了一条路径，即通过化学液相剥离法来剥离石墨得到高导电的石墨烯。这种方法制得的石墨烯不仅层数少，而且产量高成本低。将其包裹硅纳米形成的石墨烯／硅纳米复合物，包覆效果好，且在石墨烯表面没有裸露的硅纳米粒子。这种纳米复合物

5、将来可以作为锂离子电池的阳极材料，应该具有好的电池性能。关键词：石墨烯；金纳米粒子；铂纳米粒子；硅纳米粒子；纳米复合物：电化学TPREPARATl0N0FFUNCTl0NALIZEDGRAPHENENANOMATERIALSANDTHEIRELECTROCHEⅦCALA-PPLICATl0NABSTRACTInresentyears，synthesisoffunctionalizedgraphenenanomaterialswithspecificstructureandexcellentpropertyhasattractedtremendousattentio

6、ninthescopeofscientists．Thisdissertationmianlysynthsizedseveralfunctionalizedgraphenenanomaterialswithgrapheneasatemplate，andstudytheapplicationofthesenanomaterialsinelectrochemistry．Themainpointsweredescribedasfollows：(1)graphene／AuNPsnanocompositesWasfirstlyfabricatedviaaone—stepmet

7、hodusingenvironmentallybenignHexamethylenetetramine(HMTA)asreducer．Thismethodwasmoreenvironmentallyfriendlycomparedtotheotherpattern．TheAuNPsdemonstrateremarkablygooddispersionandsmallersizeongraphenenanosheets．therefore，Theresultinggrapheme／AuNPsnanocompositesmodifiedGCE，whichshowhi曲

8、elect