石墨烯-銀納米復合材料的制備及性能研究.pdf

1、石墨烯因其獨特的二維單原子結構、巨大的比表面積、優異的吸附性能、良好的生物相容性及高的化學穩定性，使其成為復合材料的理想載體，并在光學、傳感、生物醫學及儲能等領域得到廣泛研究。銀納米粒子具有納米材料特有的物理化學性質，在光學材料、催化、細胞成像、傳感、生物醫學及拉曼表面增強等方面具有廣闊的應用前景。本論文選用石墨烯和硝酸銀為原材料，采用不同的復合方法制備出石墨烯-銀納米復合材料，并研究了該材料的抗菌性能和電化學性能：
　　(1)采

2、用原位法制備石墨烯-銀(GO-Ag NPs)納米復合材料。在堿性條件下，以AgNO3為前軀體，GO為載體，在不加任何還原劑和穩定劑條件下，“一鍋煮”法合成石墨烯-銀納米復合材料(GO-Ag NPs)。通過研究實驗過程中pH值、反應溫度，反應時間及AgNO3與GO的投入比(WAgNO3:WGO)等參數對產物性能的影響，得到最佳的反應條件。當 pH=11.7，WAgNO3:WGO=1:1時，反應物在60℃下反應30 min，制備出的復合材料

3、在水中具有較好的分散性，且銀納米粒子均勻地分散在石墨烯納米片層上，銀納米粒子的直徑為15 nm左右。同時以革蘭氏陰性菌大腸桿菌(DH5α)為實驗菌種，采用平板計數法研究了GO-Ag NPs復合材料對大腸桿菌的抗菌率。當GO-Ag NPs抗菌材料濃度為20μg/mL時，復合材料的抗菌率達到98.7％。GO-Ag NPs的抗菌性能與石墨烯相比有顯著的提升，可能是由于石墨烯與銀納米粒子之間協同作用。
　　(2)采用相轉移法制備石墨烯-銀

4、納米(GO-Cys-Ag NPs)復合材料。以硼氫化鈉為還原劑、四正辛基溴化銨(TOAB)為穩定劑，在甲苯相中還原硝酸銀得到大小均一、性能穩定的銀納米粒子。再以半胱氨酸為相轉移劑將甲苯相中的銀納米粒子成功轉移到水相，得到半胱氨酸修飾的銀納米粒子(Cys-Ag NPs)，然后在水相中與氧化石墨烯進行復合，制備出銀納米粒子直徑為5 nm左右的石墨烯-銀納米粒子(GO-Cys-Ag NPs)復合材料。同時研究了該復合材料在抗菌方面的性能以及作

5、為修飾材料修飾的玻碳電極在尿酸電化學傳感器上應用。結果表明，當GO-Cys-Ag NPs抗菌材料的濃度為10μg/mL時，對大腸桿菌的抗菌率達到99.7%。半胱氨酸的包覆，以及小尺寸的銀納米粒子，使得納米材料能夠更快更有效地與細菌接觸，因此使 GO-Cys-Ag NPs復合材料的抗菌性能相比于GO-Ag NPs有顯著提升。同時，將Cys-Ag NPs與GO在較高溫度下進行復合，制備的rGO-Cys-Ag NPs作為電極修飾材料來修飾玻碳