二硫化鉬-石墨烯復合材料制備及其電化學性能研究.pdf

1、近年來，由于石墨烯具有許多獨特物理和化學性質(zhì)，如量子隧道效率、雙極化電場效應、超大的理論比表面積，超高的強度，優(yōu)異的熱導率，好的光透性，高的楊氏模量及優(yōu)異的導電性能等諸多優(yōu)點，使其成為本世紀的一種新興材料。與此同時，二硫化鉬材料作為過渡金屬硫化物代表，由兩層硫夾一層鉬所構(gòu)成，并且每一層鍵是通過共價鍵結(jié)合的，具有一種類石墨烯的結(jié)構(gòu)，受到越來越多的研究者關(guān)注。層狀的二硫化鉬材料也被廣泛地應用于光催化劑、電化學生物傳感器、鋰離子電池的電極材料

2、、超級電容器及光學器件等方面的應用。因此，本文采用一種簡捷的水熱法成功地制備出二硫化鉬與石墨烯的復合材料，實現(xiàn)了材料的形貌的可控合成性。本文通過XRD、SEM、TEM、Raman等測試手段，對樣品的晶型結(jié)構(gòu)和微觀形貌進行了表征，還利用充放電測試和循環(huán)伏安測試等測試方法對材料的電化學性能等方面進行了研究，以及探討了不同組分和形貌對電化學性能的影響。
　　(1)以石墨作為原料，通過一種改進的Hummers法制得氧化石墨烯。將氧化石墨烯

3、作為基體，通過微波水熱法在其表面制備了分散粒徑均勻且顆粒尺寸約為20nm的Au納米顆粒。將Au NPs-Gr復合材料用于固定血紅蛋白(Hb)，成功構(gòu)筑一種新型H2O2生物傳感器。在最佳的測試條件下，H2O2濃度為0.1-70μmol·L-1具有良好的線性范圍，檢測限為0.03μmol·L-1(信噪比S/N=3)。這種生物傳感器具有響應迅速，靈敏度高，檢測限低等特點，因此可以作為H2O2的生物傳感器。
　　(2)以鉬酸鈉為鉬源，硫脲

4、為硫源，通過傳統(tǒng)水熱的方法成功地制備了花球狀 MoS2材料，并研究了其由鱗片狀納米片自組裝成花球狀 MoS2結(jié)構(gòu)生長的過程。將其用于固定血紅蛋白(Hb)，成功構(gòu)筑一種新型 H2O2生物傳感器。當H2O2濃度在2-128μmol·L-1范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系，檢測限為0.6μmol·L-1(信噪比S/N=3)。此花球狀MoS2材料的制備方法，也為后續(xù)與石墨烯復合材料制備打下堅實地基礎(chǔ)，可以很好地指導后續(xù)實驗的順利進行。
　　(3)

5、以氧化石墨烯作為基體，通過傳統(tǒng)水熱法制備 MoS2-Gr復合材料，并研究了MoS2花球直接生長在石墨烯表面生長的過程。此外，還將MoS2-Gr復合材料用于固定血紅蛋白(Hb)成功構(gòu)筑一種新型 H2O2生物傳感器。與Nafion/Hb/GO/GC和 Nafion/Hb/ MoS2/GC生物傳感器相比，構(gòu)筑成Nafion/Hb/MoS2-Gr/GC對H2O2電催化作用最好，并且具有傳感器響應迅速、靈敏度高和穩(wěn)定性好。因而在電化學領(lǐng)域具有很好

6、的發(fā)展前景。
　　(4)通過控制溶劑中水與乙醇的比例，利用傳統(tǒng)水熱法制備Gr@MoS2復合材料，并研究其作為鋰電池的陽極材料電化學性能。結(jié)果表明 Gr@MoS2初始放電容量1296 mAh?g-1，放電容量分別為768，475，315和152mAh?g-1（在電流密度分別為100，300，500和1000mA?g-1條件下）。大電流充電過程后，Gr@MoS2的放電容量仍保持在709mAh?g-1。并且這種復合材料還展現(xiàn)出較好的穩(wěn)定