銀基-石墨烯納米復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、石墨烯是一種特殊的二維平面結(jié)構(gòu)材料，具有優(yōu)良的機械性能、電學(xué)性能、光學(xué)性能和大比表面積，是一種優(yōu)秀的復(fù)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(fù)合材料在催化劑、超級電容器、生物探針和水凈化等領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用。實現(xiàn)納米顆粒/石墨烯復(fù)合材料的多功能化是拓展其應(yīng)用領(lǐng)域、投入實際應(yīng)用的有效途徑之一，針對納米顆粒/石墨烯復(fù)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(fù)合材料的制備方法，研究工藝條件對復(fù)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(fù)合材料。
　　本研究主要內(nèi)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(fù)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(qū)體，再以抗壞血酸為還原劑，還原該前驅(qū)體獲得Ag/rGO復(fù)合材料。SEM結(jié)果表明，在pH為10、冰水浴和硝酸銀與GO質(zhì)量投料比3:1條件下制備的Ag/rGO復(fù)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(fù)合材料具有良好的SERS性能，能夠?qū)崿F(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(fù)合材料還具有良好的抗菌性能，當(dāng)濃度在50μg/mL時，Ag/rGO復(fù)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(fù)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(fù)合材料。結(jié)果表明，AgFe/rGO復(fù)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(fù)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(fù)合材料還具有良好的抗菌性能，當(dāng)復(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)合材料。該復(fù)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(nèi)完成對溶液中細菌的吸附和在磁場中快速沉降。AgFe/PDDA/GO復(fù)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(fù)合材料還具有良好的抗菌性能，能夠抑制細菌生長，當(dāng)濃度為500μg/