论文总字数：34258字

摘 要

石墨烯纳米卷是由单层石墨烯通过特定方法卷曲而成的新型一维纳米材料，与碳纳米管不同的是，石墨烯纳米卷具有开放的两端，而且内径可调。正是这种特殊的结构，使其在能源、医药、电子、催化等方面有着广阔的应用前景。表面增强拉曼光谱(SERS)灵敏度高，不会破坏样品，在生物化学、痕量分析等领域有着广泛的应用。研究发现石墨烯-银颗粒复合物具有很好的SERS效应。

本文简要介绍了碳纳米卷的制备方法、表征手段及表面增强拉曼效应。使用分子梳法制备了氧化石墨烯-聚多巴胺-银(GO-PDA-Ag)纳米卷，探讨了不同条件对成卷的影响，同时使用光学显微镜、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜及原子力显微镜对样品的形貌、结构等进行表征，并研究了GO-PDA-Ag纳米卷的表面增强拉曼效应。

关键词：氧化石墨烯 纳米卷 分子梳法 复合材料 表面增强拉曼

Preparation of Graphene-Silver Particle Composite Nanoscrolls and Their Application in Rhodamine 6G Detection

Abstract

Graphene nanoscrolls are novel one-dimension nanomaterials made from one layer of graphene sheet that is curled in a specific way. Unlike carbon nanotubes, graphene nanoscrolls have open ends and adjustable diameters. The special structure makes it has a good application prospect in energy, medicine, electronics and catalysis. Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) has high sensitivity and does not damage the sample. It is widely used in biochemistry, trace analysis and other fields. It was found that the graphene-silver particle complex had a good SERS effect.

In this paper, we introduced the synthesis of nanoscrolls, characterization method and the Surface Enhanced Raman Spectroscopy effect. GO-PDA-Ag nanoscrolls were prepared by molecular combing method, and important impact factors on the roll formation were discussed. Meanwhile, we used optical microscopy, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy and atomic force microscopy to study the structure of nanoscrolls. At last, we proved the super surface-enhanced Raman microscopy effect of GO-PDA-Ag nanoscrolls.

Key Words: Graphene oxide; Nanoscrolls; Molecular combing method; composites; Surface-enhanced Raman spectroscopy

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 石墨烯简介 1

1.1.1 石墨烯结构 1

1.1.2 石墨烯的性质 2

1.1.3 石墨烯的制备方法 2

1.2 氧化石墨烯概述 3

1.2.1 氧化石墨烯的制备 4

1.2.2 氧化石墨烯的结构与性质 4

1.2.3 氧化石墨烯复合材料 5

1.3石墨烯纳米卷的结构与性质 6

1.4 纳米卷的制备方法 7

1.4.1 冷冻干燥法 7

1.4.2 化学合成法 9

1.4.3 微爆法 10

1.4.4 异丙醇诱导法 10

1.4.5 模板法 11

1.4.6 纳米颗粒聚合法 13

1.4.7 Langmuir-Blodgett(LB)法 13

1.4.8 分子梳法 14

1.5 石墨烯纳米卷的应用 15

1.5.1 超级电容器 15

1.5.2 锂离子电池 15

1.5.3 吸附泡沫 16

1.6表面增强拉曼光谱(SERS)简介 16

1.6.1 SERS增强机理 16

1.6.2 SERS活性基底 17

1.6.3 SERS的应用 18

1.7 聚多巴胺简介 19

1.7.1 金属/PDA复合材料 19

1.7.2 石墨烯/PDA复合材料 20

1.8纳米材料的表征方法 20

1.8.1光学显微镜(Optical Microscopy, OM) 20

1.8.2 拉曼光谱仪(Raman spectroscopy) 20

1.8.3 原子力显微镜(Atomic Force Microscopy, AFM) 20

1.8.4 扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy, SEM) 21

1.9 本论文研究内容及创新点 21

1.9.1 研究内容 21

1.9.2 创新点 21

第二章 GO/GO-PDA/GO-PDA-Ag纳米卷的制备和表征 22

2.1 实验试剂、仪器及表征设备 22

2.1.1 实验试剂 22

2.1.2 实验仪器 22

2.1.3 表征仪器 23

2.2 GO纳米片的合成 23

2.3 GO-PDA纳米片和GO-PDA-Ag纳米片的合成 23

2.3.1 三羟基甲基氨基甲烷-盐酸(Tris-HCl)缓冲液的制备 23

2.3.2 GO-PDA纳米片的制备 24

2.3.3 GO-PDA-Ag纳米片的制备 24

2.4 制备GO/GO-PDA/GO-PDA-Ag纳米卷 25

2.4.1 切割、清洗衬底 25

2.4.2 制备疏水衬底 25

2.4.3 分子梳法制备纳米卷 26

2.5 SERS活性基底的制备 26

2.6 实验结果与讨论 26

2.6.1 GO纳米片的AFM和SEM表征 26

2.6.2 GO-PDA纳米片的AFM表征 28

2.6.3 GO-PDA-Ag纳米片的AFM表征 29

2.6.4 不同浓度及不同溶剂条件下GO纳米卷的OM表征 29

2.6.5 GO纳米卷的Raman和AFM表征 31

2.6.6 GO-PDA纳米卷的OM、Raman和AFM表征 33

2.6.7 GO-PDA-Ag纳米卷的Raman和AFM表征 35

2.7 GO-PDA-Ag纳米卷的SERS表征 36

2.8 总结与展望 38

参考文献 39

致 谢 43

第一章 引言

1.1 石墨烯简介

石墨烯(Graphene)具有平面蜂窝状六元环结构，且只有单层原子的厚度，是一种新型的二维材料。虽然石墨烯直到二十一世纪初才被发现，但石墨烯的概念早就出现了。当富勒烯(C₆₀)于1985年被首次发现时，人们就试着用石墨烯的概念去描述C₆₀的结构。1991年饭岛发现碳纳米管时，人们又试图用卷曲且同心中空的石墨烯去描述它。然而，在20世纪30年代就有科学家通过计算指出单层石墨烯不可能独立存在。2004年，Manchester大学的研究者通过机械剥离法首先发现了单层石墨烯，证实了二维晶体在绝对零度以上能够独立存在，受到了科学界的广泛关注。

请支付后下载全文，论文总字数：34258字