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摘 要

在多孔材料领域，三维有序多孔(3DOM)材料是一项科研人员重点研究的课题。除了具备普通多孔材料的一般特点，如相对密度低、重量轻等，3DOM材料还拥有孔径可调，孔容超大，结构稳定等特点。石墨烯(GR)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。因此三维多孔石墨烯(3DOM GR)综合了3DOM和GR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。本文以Hummers方法制备GO，通过模板法在ITO电极表面构建三维有序阵列，电化学沉积GR，脱除模板得到3DOM GR/ITO电极，并对该电极的导电能力进行了研究。

关键词：三维有序多孔 石墨烯 ITO 电化学传感器

Preparation and characterization of three dimensional porous graphene by electrochemical method

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. 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, GO was prepared by Hummers method and was used to construct 3DOM structure on the surface of ITO electrode by the sacrificial template method.

Keyword: Three dimensional ordered porous structure; Graphene; ITO; electrochemical deposition.

目录

摘要 I

Abstract II

目录 Ⅲ

第一章 文献综述 1

1.1背景简介 1

1.2石墨烯 1

1.2.1石墨烯的简介及性质 1

1.2.2 石墨烯的制备 2

1.3石墨烯的应用 4

1.3.1催化剂和药物载体 4

1.3.2 超级电容器 5

1.3.3 太阳能电池 6

1.3.4 石墨烯在电化学传感器中的应用 6

1.4 三维多孔材料 7

1.5本课题主要研究内容及意义 8

第二章 实验部分 9

2.1实验仪器与试剂 9

2.1.1实验仪器 9

2.1.2实验试剂 9

2.2实验方法 10

2.2.1 ITO电极的清洗 10

2.2.2垂直沉积ITO电极 10

2.2.3氧化石墨烯的制备 10

2.2.4配制溶液 11

2.2.5电化学检测 11

第三章 结果与讨论 13

3.1 电极修饰过程的电化学表征 13

3.1.1氧化石墨烯的红外表征 13

3.1.2 3DOM Gr/ITO的SEM 表征 13

3.1.3循环伏安表征 14

3.1.4交流阻抗图谱（EIS） 15

第四章 结论与展望 17

参考文献 18

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，给从新了解传统碳质原料提供了新方向。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] 更是激发了碳科学界无休止的探索热潮，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。

1.2石墨烯

石墨烯虽然外表黝黑，但性能超群，被赞誉为“黑色的金子”，又是“新质料中的皇者”，“完全颠覆二十一世纪”的赞论完全有可能发生在石墨烯身上。石墨烯一身独特的性能在物理、化学领域独领风骚，从Geim小组在二十一世纪初发掘到它以来，已闪闪发光，跻身最火爆研究的质料之中。

1.2.1石墨烯的简介及性质

碳原料种类繁多，于宇宙中普遍存在，天然的碳原料有石墨、金刚石等，上世纪九十年代初 Iijima 发掘出的碳材质被命名为一维度碳质纳米管（Carbon nanotubes，CNTs）^[1]，Geim等于21世纪初发现的二维度石墨烯碳^[2]，更有H. W. Kroto和R. E. Smalley等人在上世纪80年代初第一次发现的碳材质被命名为零维度富勒烯碳（Fullerene，C₆₀）^[3]，成为当代最有影响力的纳米碳质质料。此类构造特异的碳原料，无论是在物理太空领域还是在化学化工方向都有着杰出表现。

石墨烯是由单层碳原子紧紧聚集而成的二维蜂巢状晶格构造的碳质质料，完美的石墨烯构造是平面六边形点阵。石墨烯就像是由一个个碳原子组成的六角平面网状结构，在二维度空间无限延伸。碳原子与碳原子之间存在一条联系纽带，

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