碳纳米材料表面电位设计

碳纳米材料表面官能团的种类和数量对其物化性能具有显著的影响。不同官能团的存在使碳纳米材料表面带有不同的电荷，因此碳纳米材料表面电位与其物化性能存在潜在的关系，如能采用表面电荷来推测其表面官能团和结构，则能够降低材料表征的难度，进而为材料设计提供新的思路。本项目拟采用碳纳米管和石墨烯作为基本材料，使用表面电位作为电荷种类与数量的表征方法，首先采用化学试剂氧化还原、微波等方法对材料进行预处理，然后使用伏安、恒电位等电化学方法对材料表面电位的进行精确控制，并采用AFM进行表面电位的精确测定，结合官能团表征，构建表面电位-官能团关系模型，实现二者的相互预测。在此基础上，根据作用对象的不同设计并制备带有不同表面电位的碳纳米管和石墨烯，用于电化学传感器和吸附材料的研究，通过考察传感器灵敏度和可靠性、吸附材料的选择性吸附能力，以验证模型在实际应用中的可靠性。为实现碳纳米材料表面电位设计提供理论依据。

石墨烯材料表面官能团的种类和数量对其物化性能具有显著的影响，不同官能团的存在使其表面电荷有所差异，石墨烯材料表面电位与其物化性能也必然存在潜在的关系，因此研究石墨烯材料表面官能团、表面电荷和物化性能之间的关系以及它们的相互作用机理具有重要的意义。本项目以氧化石墨烯作为基本材料，采用化学试剂和恒电位电解等方法对其进行处理，对石墨烯表面含氧基团、含氮基团和含硫基团的种类和数量进行了控制，并采用Zeta电位和开尔文力显微镜进行表面电位的精确测定，结合官能团表征，系统研究了几种典型官能团对表面电位作用机理。在此基础上，根据作用对象的不同设计并制备带有不同表面电位的石墨烯，并用于电化学传感器和吸附，通过考察传感器灵敏度和可靠性、吸附材料的选择性吸附能力，研究了石墨烯材料表面电位对其物化性能的影响。