《石墨烯及其複合物對有毒氣體敏感特性研究》是依託東南大學，由宋敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：石墨烯及其複合物對有毒氣體敏感特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：宋敏
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本研究採用一步合成法，在金屬納米粒子合成過程將金屬粒子（如Au,Pt等）自組裝到氧化石墨烯表面形成氧化石墨烯-金屬粒子複合物。此外，為了進一步提高氣體分子檢測的選擇性，選取末端分別是氨基和羧基的巰基化合物（巰基乙胺、巰基乙酸、巰基苯胺、巰基苯酸）修飾到複合物表面形成修飾後的複合物。研究修飾前後複合物感測器對毒性氣體分子（NO2、NH3、SO2、CO、H2S）的敏感性，從而確定對特定氣體分子選擇性敏感的感測器，並對感測器提高氣體分子檢測的選擇性和靈敏度的作用機理進行推斷和解釋。在此研究基礎上，設計基於修飾前後的石墨烯複合物的感測器陣列，研究複雜氣體環境中氣體分子的選擇性檢測，使相關氣體分子的快速準確分析檢測成為可能。
結題摘要
本研究通過Hummers方法將石墨氧化形成氧化石墨，通過在水溶液中超聲將氧化石墨分散成均勻的單層氧化石墨烯，經還原反應形成石墨烯，從而實現石墨烯在基體中的納米級分散，利用表征手段對石墨烯結構進行研究。開發氧化石墨烯-金屬複合物的合成方法，使得金屬納米粒子均勻分布在氧化石墨烯表面，合成後的複合物採用表征手段對其形態及其排布進行表征，探討出最佳的合成方法製備複合物，然後，還原氧化石墨烯得到石墨烯-金屬粒子複合物。 此外，用氧化石墨烯層作為基層合成羧基化的石墨烯（Graphene-COOH），巰基化功能的石墨烯（Graphene-SH）以及高分散的石墨烯。功能化的石墨烯被沉積在氯金酸溶液中通過一步化學還原法得到功能化石墨烯-金複合物。比較了三種不同修飾方法對金納米顆粒在功能化石墨烯上的生長影響。 氧化石墨烯表面含有大量官能團，可以對氧化石墨烯進行改性。修飾一些分子或聚合物在氧化石墨烯表面可以減少團聚，有利於獲得單層的石墨烯。研究氧化石墨烯基複合物對毒性氣體的氣敏性檢測。通過將PEI共價到羧基化石墨烯上形成GO-COOH/PEI 複合物，並用電子顯微鏡、紅外光譜儀、拉曼光譜儀和熱重分析儀來表征複合物。電化學研究結果表明，修飾複合物在電極表面有利於提高電化學回響，表明其在電化學感測中的潛在套用。此外，結果表明複合物電極對氨具有較好的電催化氧化性。製備了GO-COOH/PEI 複合物通過共價鍵合PEI到GO-COOH表面。表征手段證明了複合物的成功修飾。電化學檢測鐵氰化鉀溶液證明複合物的信號提高，說明複合物在電化學感測中的套用。複合物修飾電極說明其具有較好的電催化氧化氨水的活性。 金納米顆粒在合成過程成功修飾到石墨烯表面。電化學檢測鐵氰化鉀溶液表明金納米顆粒沉積到石墨烯層可以提高鐵氰化鉀溶液的電子轉移。此外，研究表明該複合物具有較好電催化氧化氨水的性能。本項目發表高水平學術論文14篇：其中國際刊物12篇和國內刊物2篇，SCI收錄8篇，EI收錄8篇；申請/授權發明專利2項，其中1項已經授權；培養碩士研究生4人，其中2人獲得學位，2人在讀；參加國際學術會議3次。
