【摘 要】
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自从2010年英国物理学家首次制备出在常态下稳定存在的石墨烯,并因此获得诺贝尔物理奖后,从此,石墨烯凭借其独特的结构,优异的性能,成为了一种明星材料,成为了各领域的研究热
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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自从2010年英国物理学家首次制备出在常态下稳定存在的石墨烯,并因此获得诺贝尔物理奖后,从此,石墨烯凭借其独特的结构,优异的性能,成为了一种明星材料,成为了各领域的研究热点。石墨烯是一种由碳原子组成的单分子厚度的二维平面纳米材料,其特殊的二维结构决定了它具有丰富而新奇的性质,例如优异的电学、机械、光学、热学及化学性能等,而这些性能使得石墨烯在诸多领域有着光明的应用前景。
在石墨烯的研究与应用中,为了充分发挥其优良的性质,必须对石墨烯进行功能化。所谓功能化即通过多种方法,在石墨烯上引入特定的官能团,在保持其原有性质的前提下,赋予石墨烯新的性质,从而扩宽应用范围。虽然之前也有研究人员在这方面开展了一些工作,但是,关于石墨烯功能化的研究还处于探索阶段,对各种功能化的方法和应用还缺乏系统的认识。如何根据实际需要对石墨烯进行可控的功能化,并使之具有应用价值,是我们所面临的机遇与挑战。本文重点研究了利用化学修饰的方法,对石墨烯进行一系列的化学功能化,使石墨烯在最大程度上保持原有的优良特性,并通过功能化引入了其它一些有意义的特性,然后研究了功能化的石墨烯在电化学领域的应用。课题的主要内容如下:
利用Click反应对石墨烯氧化物进行功能化。Click反应是一种新型的化学合成方法,具有快速,高效,反应条件简单,副产物无害等优点。首先将石墨烯氧化物与异氰酸酯反应,然后加入叠氮化钠,叠氮基修饰的石墨烯氧化物与端基为炔基DNA通过Click反应共价连接在一起。为证明化学功能化的成功进行,对Click反应修饰后的产物分别进行了红外、XPS、AFM、TEM及琼脂糖电泳等测试表征。将功能化的石墨烯氧化物应用于DNA的电化学检测,在加有过氧化氢及鲁米诺的检测体系中,利用石墨烯氧化物的类过氧化氢酶活性,可对互补,非互补及错配的DNA进行高灵敏度的电化学检测。
Click反应功能化的过程简单,易操作,且实验条件温和,得到的功能化产物稳定,在电化学检测方面有良好的应用价值,为石墨烯功能化的进一步研究奠定了基础。
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