离子液体功能化石墨烯纳米材料的制备、性质及应用研究

针对目前研究中所凸显的石墨烯难以在常规溶剂中稳定分散的问题，本项目拟利用共价和非共价化学修饰的方法，设计并制备离子液体功能化石墨烯纳米材料。利用红外光谱、透射电镜、原子力显微镜、拉曼光谱等手段对该纳米材料的结构、形貌等进行考察，并系统研究修饰离子液体阴离子种类对纳米材料在不同溶剂中分散性的影响，探索一种将石墨烯纳米材料可控的、稳定分散于多种极性、非极性溶剂的新方法，进而利用修饰离子液体的离子交换性实现石墨烯纳米材料在两相溶液中的相转移。在此基础上，进一步利用修饰离子液体的离子交换性制备贵重金属纳米粒子/石墨烯复合材料以及电活性的石墨烯纳米材料，并对这些纳米材料的基本性质及其在电催化和电化学生物传感器等方面的应用进行考察，为功能化石墨烯纳米材料的制备提供新的思路。

本项目分别利用共价和非共价化学修饰的方法，设计并制备了离子液体和聚合离子液体修饰的石墨烯，并系统研究了修饰离子液体阴离子种类对石墨烯在不同溶剂中分散性的影响，探索了一种将石墨烯可控的、稳定分散于多种极性、非极性溶剂的新方法。进而利用修饰离子液体或聚合离子液体的离子交换性实现了石墨烯在两相溶液中的相转移及功能化。在此基础上，系统考察了供价和非供价修饰方法在其它新型石墨烯复合材料制备中的应用，并成功制备了诸如壳聚糖、DNA、氨基酸和金属纳米粒子修饰的石墨烯和磺酸化石墨烯等，并对其性质、结构和形貌进行了表征。此外，本项目还利用所制备的系列新型水溶性石墨烯及石墨烯复合物为电极材料，通过其与多种氧化还原蛋白质或酶的组装，构筑了性能优良的新型电化学生物传感器。本项目的研究取得了系列的成果，不但丰富了石墨烯的制备和修饰方法，而且为拓宽石墨烯在酶固载和生物传感器领域中的应用奠定了基础。