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氧化石墨烯基磁性荧光多功能复合纳米材料的研究

黄磊  
【摘要】:石墨烯及氧化石墨烯是有独特结构和性能的新型材料,被广泛地应用于电子、信息、能源存储、材料和生物医药领域,已掀起了巨大的研究热潮。而纳米Fe3O4磁性材料和ZnO量子点荧光材料因它们特有的磁学和光学性能而在光、电、磁等领域有着良好的应用前景,成为近年来材料领域的研究热点。本文将这些具有优异特性的纳米材料进行交联合成,得到一种拥有所有单体优异性能的新型功能材料,具体是通过化学共价交联的方法,利用合成的具有巨大比表面积的氧化石墨烯作为基体来与微乳液法合成的磁性荧光SiO2纳米微球发生酰胺化反应,得到氧化石墨烯基磁性荧光纳米复合材料,并研究了其对亚甲基蓝的负载性能。此外,对氧化石墨烯也做了进一步的应用研究,合成了氧化石墨烯/银(GO—Ag)纳米复合物,并研究了其的抗菌性能。主要研究内容和结果如下:(1)氧化石墨烯及利用氧化石墨烯为基体合成得到的氧化石墨烯/银(GO-Ag)纳米复合物。利用改进的Hummer法制备得到的氧化石墨烯层数较少,厚度约为1.3nm,在水溶液中分散性良好。后对氧化石墨烯做了进一步的应用研究,以氧化石墨烯为基体制备得到了氧化石墨烯/银(GO-Ag)纳米复合物,并对其进行抗菌研究,研究发现该纳米复合物具有较强的抗菌性能。(2)介孔Fe3O4纳米颗粒、ZnO量子点及(Fe3O4-ZnO QDs)@SiO2纳米微球。制备得到的Fe3O4纳米颗粒具有的较大的比表面积、良好的介孔性质以及较高的超顺磁性。而合成出的掺杂了Mg2+的ZnO量子点具有更优的结特征、更高的稳定性和光致发光性能。最后,通过微乳液法合成得到的(Fe3O4-ZnO QDs)@SiO2纳米微球具有较高的稳定性和分散性;在性能方面,该纳米微球具有较强的超顺磁性和光致发光性能。(3)(Fe3O4-ZnO QDs)@SiO2-GO纳米复合物。我们利用化学共价交联法使(Fe3O4-Zn O QDs)@SiO2纳米微球与GO发生酰胺化反应,得到(Fe3O4-Zn O QDs)@SiO2-GO纳米复合物。其在结构方面,具有很高的分散性和稳定性,能够均匀稳定地分散在水溶液中;在性能方面,具有良好的超顺磁性和光致发光性能:在外加磁场下,能迅速响应;而在紫外灯照射下,能发出强度较高的荧光。(4)对(Fe3O4-ZnO QDs)@SiO2-GO纳米复合物的应用研究。将(Fe3O4-ZnO QDs)@SiO2-GO纳米复合物应用作为药物载体时,其具有很高的负载能力。当利用亚甲基蓝作为模型药物来研究该纳米复合物的负载性能,最终得到其对MB的最大负载量高达1175.8 mg/g。


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