石墨烯复合材料在电化学传感和超级电容器中的应用研究分析化学专业论文.docxVIP

石墨烯复合材料在电化学传感和超级电容器中 石墨烯复合材料在电化学传感和超级电容器中 的应用研究 学位论文完成日期： 指导教师签字： 答辩委员会成员签字： 万方数据 摘要石墨烯复合材料在电化学传感和超级电容器中 摘要 石墨烯复合材料在电化学传感和超级电容器中 的应用研究 摘要 石墨烯作为目前最理想的二维纳米材料，具有独特的结构和众多优异性质， 自发现已来就引起了全世界的研究热潮。石墨烯的二维结构非常适合不同形貌纳 米材料的负载，并且其极好的电导率可以提高材料的导电性。多组分的复合材料 可以发挥各组分的优势，实现不同材料之间的协同效应，弥补了单一材料无法满 足各方面性能需求的缺点。各种方法被用来合成石墨烯复合材料，其中电化学方 法具有成本低、操作简便、产物纯度高等优点，可以直接生长在不同的基底表面。 本论文主要通过简单的电化学方法在泡沫镍表面控制合成具有较高电化学 活性的石墨烯薄膜，进一步电化学合成具有优秀电化学性能的石墨烯／Co(OH)2 纳米片复合材料和石墨烯／Mn203纳米片复合材料，并将其应用于电化学传感和超 级电容器中。主要的研究结果如下： 1．通过两步电沉积法成功制备了石墨烯／Co(OH)2纳米片复合材料。通过扫描 电子显微镜、拉曼光谱、x射线衍射等手段证实了其结构与组成成分，以其作为 电极材料应用于超级电容器中，交流阻抗测试表明石墨烯的加入提高了Co(OH)2 纳米片的导电性。该电极材料在电流密度为2 A g。l时，比容量达到857．1 F g～， 并具有良好的循环稳定性。 2．将得到的石墨烯／Co(OH)2纳米片复合材料应用于葡萄糖的无酶检测研究 中。研究结果表明，石墨烯／Co(OH)2纳米片复合材料对葡萄糖具有超高的检测灵 敏度，检测限低至O．1 gM(S／N～5)，并具有良好的选择性和长期稳定性，有望 用于实际样品中葡萄糖的无酶检测。 3．通过电化学方法快速合成了石墨烯]Mn203纳米片复合材料。扫描电子显微 镜、x射线衍射等表征结果显示三维多孔Mn203纳米片均匀负载于石墨烯薄膜上。 循环伏安测试表明，与单一材料相比，石墨烯／Mn203纳米片复合材料的电化学性 能提高，这是两种材料协同作用的结果。充放电测试表明，石墨烯／Mn203纳米片 复合材料的在1 A g’1下，比容量为1 14．3 F g～，说明该电极材料有潜力应用于超 级电容器中。 关键词：石墨烯，复合材料，葡萄糖无酶检测，超级电容器，金属氧化物 万方数据 ABSTRACTSTUDY ABSTRACT STUDY ON GRAPHENE—BASED C0ⅣⅢOSITES FOR ELECTROCHEMICAL SENS ORS AND SUPERCAPACITORS ABSTRACT Graphene with a unique structure and many excellent properties，as the most ideal two—dimensional nanomaterial by far，has caused the research upsurge in the world since be found．The two—dimensional structure of graphene is very suitable for loading different nanomaterials，and its excellent conductivity improve the electrical conductivity of the material．Multi—component composite materials play to the advantages of various components，realize the synergistic effect between different materials and remedy the limitation that single material not meet the demand of various aspects performance．Various methods used to synthesize graphene—based composite materials．Among those，the electrochemical method has advantages of low cost，easy operation and high product purity，can also grow the surface of different substrates directly． In this thesis，simpl