论文总字数：19100字

摘 要

三维有序多孔(3DOM)材料俨然是多孔材料领域的一颗明星，是一项为科研人员们所倾力研究的课题。对于其能成为科研人员青睐的对象，除了有相对密度低、重量轻等一般的多孔材料的特性外，3DOM纳米材料还具备了均一、有序的大孔孔道、孔容超大、结构稳定以及比表面积大等特点。石墨烯(GO)具有稳定的结构和优良的性能，且价格低廉、容易获得，因而石墨烯的实际应用越来越广泛，如纳米精细电件，生化媒质传感、存氢气质料、电能的转化与存储及与新质材复合等领域。在对于金纳米粒子独特的性能（电学性能、光学和催化性能）有了充分了解的基础上，我们可以将它直接用于电极的修饰上，也通过官能团与小的化学分子和生物分子连接将它应用于各种电化学传感器中。因此三维多孔-石墨烯金(3DOM GO-Au)综合了3DOM、GO和Au的诸多优点于一身，在电能吸收与传导、光能的转化、药物载体和催化剂等领域将大有可为。本文通过模板法在金片电极表面构建三维有序阵列，电化学沉积GO和Au，脱除模板得到3DOM GO-Au电极，并对该电极的表面形貌和电化学性能进行研究。

关键词：三维有序多孔 石墨烯 金纳米 共沉积

The three-dimensional ordered porous-graphene gold electrode construction and its performance study

Abstract

In the field of porous materials, three-dimensional ordered porous (3DOM) material is a key research topic in the field of scientific research. In addition to the general characteristics of ordinary porous materials, such as low relative density and light weight, 3DOM material also has adjustable aperture, large pore volume, structural stability, etc. Graphene (GR) has stable structure, excellent performance, cheap price and easy to obtain. The practical application of GR is becoming more and more widely, such as sensor, solar battery, super capacitor, nano electronic devices, hydrogen storage materials and new composite materials. Gold nanoparticles has uniquely electrical optical and catalytic properties, can be directly applied to the electrode modification, at the same time, also can through the functional group with the small molecule and biomolecular connection, used for various electrochemical sensor .Therefore, the 3DOM GR combined with GR and 3DOM has a wide range of applications, such as electrochemical sensors, super capacitors, drug carriers and catalysts. In this paper, The article was used to construct 3DOM structure on the surface of Au electrode by the sacrificial template method.

Keyword: Three dimensional ordered porous structure; Graphene; Gold nanoparticles; Co-deposition

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1背景简介 1

1.2石墨烯 1

1.2.1 石墨烯的制备 2

1.2.2石墨烯的应用 4

1.3金纳米粒子 6

1.3.1金纳米粒子的制备方法 6

1.3.2金纳米粒子的应用 7

1.4三维多孔材料 8

1.4.1三维多孔材料制备 9

1.5本课题主要研究内容及意义 9

第二章 实验部分 11

2.1实验仪器与试剂 11

2.1.1实验仪器 11

2.1.2实验试剂 11

2.2试验方法 12

2.2.1金片电极的清洗 12

2.2.2垂直沉积金片电极 12

2.2.3溶液的配置 12

2.2.4电化学检测 12

第三章 结果与讨论 14

3.1电极修饰过程的电化学表征 14

3.1.1 3DOM GO-Au电极SEM表征 14

3.1.2 循环伏安表征 14

3.1.3 交流阻抗谱图（EIS） 16

第四章 结论与展望 18

参考文献 19

致 谢 22

第一章 文献综述

1.1背景简介

科研工作者一直致力于碳质原料的研究及摸索，碳质纳米原料的研究在最近三十年来逐步变得热门，这极大地促进了碳质原料学科的进步，不但发现和开发了许多新型碳质原料，还为重新了解传统碳质原料提供了新的方向。上世纪90年代初多壁碳纳米管（Graphitic tube）的问世^[1]和21世纪初科学家成功剥离了单层石墨烯（GR）^[2]，这也激发了很多科学家的探索热情，同时纳米原料领域整体得到了极大的发展。石墨烯凭借种种不断被发现的独特的优良性质以及在各个应用领域中的突出表现，成功的引起了广泛的社会关注，一举成为科研热门。金纳米具有独特的性能，能够用于电极的修饰并可以用在化学传感器上，也被众科学家拿来研发，成为科研的重点。

1.2石墨烯

世界上的每一种生物的生命需要多种元素来维持，比如碳就是生命最重要的物质之一，如果没有碳的存在就自然不会有生命的存活，碳元素是生命的重要支撑元素，也是世界上所有生物体的骨架元素。作为生命的重要元素--碳元素也多以化合物的形式存在在自然界中，它独特的物理性质被人们拿来广泛的开放和应用。近年来，碳元素已经吸引了世界各地的研究人员的兴趣，科学的发展，也让原先的碳元素显示出新的结构和性质。二维纳米碳材料—石墨烯的成功分离就极大地丰富了碳家族^[3]。

石墨烯（Graphene, GR）是碳质材料，由单层碳原子组成的二维蜂巢状晶格构成 ^[4]。石墨烯最完美的结构是平面六边形晶格(图1）。正如下图我们所能看到的石墨烯就像平面网络一样由一个个的C原子组成六边形的结构，在二维的空间中无限的延展开来。每个碳原子之间都有一条联系纽带，可以形象地称之为sp²杂化带^[4]。大的π键是由各个原子中没有使用的π电子拿出来合成的，π电子的随意自由穿梭性使得石墨烯具有其他材料都羡慕的杰出的导电机能。当然石墨烯被科学家或者科研人员青睐，当然不止上述这些特点。每种物质有怎样的理化性质，我们可以查阅资料得到，但其实它们的各种性质的由来都是有原因的，它的特点也是可以决定性质的。比如，具有非常大的理论比表面积、很高的机械强度、超高的光学透过率、优良的导热性、高导电性和荧光猝灭特性等^[5]。

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