《功能化g-C3N4基導電複合材料的設計、合成及其電催化性能》是依託南京理工大學，由雷武擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：功能化g-C3N4基導電複合材料的設計、合成及其電催化性能
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：雷武
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
新型碳基材料是當今化學和材料科學領域的一個非常活躍的研究方向，石墨相氮化碳（g-C3N4）是氮摻雜碳基材料的前沿領域。針對目前g-C3N4材料電子導電性低、比表面積小的缺陷，及其在電分析化學中的套用基礎研究缺乏重視的現狀，項目藉助石墨烯和導電聚合物高導電性和大比表面積的特點，採用綠色高效的軟化學方法製備石墨烯/氮化碳/導電聚合物三元納米複合材料。研究組分的選擇、配比和複合方式對複合材料結構和形貌的影響規律，欠遷恥探討複合材料的結構和性能，特別是電催化性能的關係。研究複合材料修飾電極對特定分子的電催化活性，建立其電化學回響信號和濃度的對應關係，實現複合材料對特定分子的選擇性靈敏檢測，並探討複合材料和特定分子的作用機制。本項目的實施為多元g-C3N4功能材料的製備提供新的方法，為g-C3N4材料在電分析化學中的套用開闢新的領域，為理解g-C3N4電催化性能提供新的研究思路。
結題摘要
石墨相氮化碳（g-C3N4）是一種新型有機半導體材料，因其具有良好的光電性能、催化活性等特點而被廣泛的套用於化學感測領域。本項目將結構形貌可控、性能優異的納米材料g-C3N4與光、電化學分析技術相結合，製備出一系列或形貌各異的螢光探針或導電性極佳的電極材料。採用不同前驅物控制石墨戰精趨仔相氮化碳的形貌。通過高效的酸蝕超聲法，製備了介孔g-C3N4（PCN）。PCN與多壁碳納米管複合對尿酸的電化學氧化和3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮（幾疊樂宙NTO）的電化學還原具有明顯的催化作用。利用原位聚合法，將狼紋石墨相氮化碳與聚乙撐二氧噻吩複合，用於玻碳電極的修飾，實現對乙醯氨基酚（AP）的定量檢測。研究表明，兩個組分之間存在協同作用，能放大AP的氧化電流。兩者之間的協同作用通過分子模擬計算得到進一步證實。該g-C3N4/PEDOT修飾電極被成功地用於人類血清中AP的電化學檢測，並且為石墨相氮化碳的電化學檢測套用提供了新的思路。通過電化學原位聚合法製備得到多孔氮化碳（PCN）和聚3,4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）複合材料修飾的玻碳電極。研究表明，PEDOT對PCN的導電性協歡蒸能具有明顯提升作用，結合PCN的化學催化活性，能有效放大抗壞血酸的電化學回響信號，實現對頸項虹抗壞血酸的高靈敏度、大濃度梯度的檢測。以g-C3N4納米纖維為電解質和摻雜分子，實現了PEDOT/h-CN複合材料的直接電化學合成，對於抗壞血酸和對乙醯氨基酚的電化學氧化有著顯著的催化作用。以g-C3N4量子點和聚3,4-乙烯二氧噻吩複合材料能彌補了CNQDs導電性差的缺陷，結合CNQDs優異的催化活性，能夠有效放大檢測抗壞血酸的電化學回響信艱尋邀號。通過簡單高效的酸蝕超聲法製備了多孔氮化碳（PCN）螢光探針。初步探索了尿酸分子對螢光探針PCN溶液的猝滅機理，實現了對尿酸的定量測量，檢測限為0.0084 µM。通過熱氧化和酸刻蝕等步驟，製備了超薄g-C3N4納米片（A-CNNs）。探索了三硝基苯酚（TNP）對螢光探針A-CNNs溶液的猝滅機理，實現了水溶液中TNP的定量檢測。發表SCI收錄學術論文37篇，申請發明專利4項，培養博士研究生2名，碩士研究生6名。
