銀基-石墨烯納米復合材料的制備及性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、石墨烯是一種特殊的二維平面結構材料,具有優(yōu)良的機械性能、電學性能、光學性能和大比表面積,是一種優(yōu)秀的復合材料基底。將納米顆粒負載在石墨烯片層表面形成的納米顆粒/石墨烯復合材料在催化劑、超級電容器、生物探針和水凈化等領域具有廣泛的潛在應用。實現(xiàn)納米顆粒/石墨烯復合材料的多功能化是拓展其應用領域、投入實際應用的有效途徑之一,針對納米顆粒/石墨烯復合材料功能化單一的問題,本文探索多功能化的銀基/石墨烯納米復合材料的制備方法,研究工藝條件對復合

2、材料中銀基納米顆粒的形貌、尺寸、組成和分散度的影響,以希望獲得用以細菌分離、表面增強拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scttering,SERS)探測和抑菌的多功能的銀基/石墨烯復合材料。
  本研究主要內容包括:⑴采用原位還原法制備銀納米顆粒/還原氧化石墨烯(Silver/Reduced Graphene Oxide,Ag/rGO)復合材料。以氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)和硝酸銀為原料

3、,通過靜電吸附作用得到Ag+/GO前驅體,再以抗壞血酸為還原劑,還原該前驅體獲得Ag/rGO復合材料。SEM結果表明,在pH為10、冰水浴和硝酸銀與GO質量投料比3:1條件下制備的Ag/rGO復合材料中rGO片層上均勻負載著銀納米顆粒,銀納米顆粒的平均粒徑為63 nm。Ag/rGO復合材料具有良好的SERS性能,能夠實現(xiàn)大腸桿菌(Escherichia coli,E. coli)和金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureu

4、s,S. aureus)的SERS探測。此外,該復合材料還具有良好的抗菌性能,當濃度在50μg/mL時,Ag/rGO復合材料能夠殺死全部的E.coli。⑵采用原位還原法制備AgFe/rGO復合材料。以氧化石墨烯、硝酸銀和六水氯化鐵為原料,以硼氫化鈉為還原劑,制備得到 AgFe/rGO復合材料。結果表明,AgFe/rGO復合材料中Ag與Fe形成了平均粒徑12nm的AgFe合金納米顆粒,并均勻負載在rGO片層上。該復合材料具有良好的SERS

5、性能,可以作為SERS基底實現(xiàn)E.coli和S. aureus的探測。同時,AgFe/rGO復合材料還具有良好的抗菌性能,當復合材料濃度為500μg/mL時,抑菌圈大小為13.0mm。此外,由于Fe的摻入,AgFe/rGO復合材料具有一定的磁性能,飽和磁化率Ms為6.1 emu/g。但是由于AgFe納米顆粒尺寸較小,復合材料矯頑場Hc值較小,為26.6Oe。⑶采用靜電自組裝法制備AgFe/PDDA/GO復合材料。首先制備帶有正電荷的 A

6、gFe/PDDA溶膠,然后與帶有負電荷的 GO溶膠進行靜電自組裝,將AgFe/PDDA負載在GO片層上,制備得到AgFe/PDDA/GO復合材料。該復合材料具有較強的磁性,飽和磁化強度達32.0 emu/g,能在60 min內完成對溶液中細菌的吸附和在磁場中快速沉降。AgFe/PDDA/GO復合材料還具有較強的 SERS性能,可以通過SERS對吸附的細菌進行探測。此外,復合材料還具有良好的抗菌性能,能夠抑制細菌生長,當濃度為500μg/

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