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文献综述

1前言

石墨烯是由碳六元环组成的两维(2D)周期蜂窝状点阵结构,它可以翘曲成零维(0D)的富勒烯(fullerene),卷成一维(1D)的碳纳米管(carbonnanotube，CNT)，或者堆垛成三维(3D)的石墨(graphite)，因此石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元^[1]_。图1为石墨烯的结构图。石墨烯材料还兼有石墨和碳纳米管等材料的一些优良性质,例如高热导性^[2]和高机械强度^[3],以石墨烯制备的纳米复合材料也表现出许多优异的性能^[4]。石墨烯作为一种具有二维结构的新型碳基材料，因其具有更大的比表面积及高电子传导能力原料易得且价格便宜等优点，已成为继碳纳米管后新一代的理想电极修饰材料。由聚苯胺的分子结构可知,聚苯胺分子内有大的线性共轭π电子体系，因而可以给载流子自由电子提供离域迁移的条件^[5]。因此导电聚苯胺容易制备，环境稳定性好,并且可以通过简单的酸掺杂和脱掺杂来控制其物理化学性质，因而成为最具应用前景的导电高分子之一，并且可用于电化学传感器的构建。导电性能优良且环境稳定性好等优点已成为导电高分子领域中最有应用前景的品种之一^[6]。金是化学性质最稳定的金属元素之一，正是因为纳米金由于具有卓越的直接电子传递能力，已经被广泛用于纳米复合膜的制备，从而广泛应用于电化学传感器的研究。石墨烯的出色性质使得它成为合成金属纳米粒子的理想模板。迄今为止，已有多篇有关石墨烯-金属纳米粒子复合材料的报道见诸报端，如金、银、钯、铂及铜等。吸附的纳米粒子类型不同，则复合材料所具有的性质也不相同。因而石墨烯-金属纳米粒子复合材料已经在很多领域展现出了巨大的应用价值。

2石墨烯/自掺杂聚苯胺-金纳米复合材料

2.1自掺杂聚苯胺的制备

通过在PANI结构上引入一定的取代基生成PANI的取代衍生物,进行PANI的结构改性和修饰，从而改善PANI的物理、力学和加工性能是目前研究得最多的方法之一。PANI取代衍生物按取代基的取代位置的不同分为两大类：苯环上取代衍生物和氨基N上取代衍生物。而聚苯胺的掺杂主要围绕两条思路进行，其一是利用大分子功能酸对聚苯胺进行掺杂，包括在苯胺聚合时的原位掺杂和苯胺聚合后的后续掺杂；其二是通过取代苯胺单体的共聚或聚苯胺的磺化等手段在聚苯胺大分子链骨架上引入各种取代基。所得改性聚苯胺具有高得多的溶解性，可以溶于很多普通的有机溶剂，并可溶液浇铸成表面光亮平整的薄膜。图3.1示出了自掺杂聚苯胺膜在1mol/L硫酸溶液中电聚合形成过程。由于对氨基苯磺酸的加入，自掺杂聚苯胺膜的氧化大约在 900mV，与聚苯胺沉积过程相比阳极氧化峰发生了100~150mV的正移^[7]。聚合过程中出现四对阳极氧化峰a/b、c/d、e/f、g/h，对应电位分别对应于H 的掺杂和脱掺杂、过渡过程、p-ABS的聚合^[8]、苯胺的氧化过程^[9]。正因为峰e/f的出现，使得自掺杂聚苯胺在中性和弱酸性条件下具有比聚苯胺更好的电化学活性。随着峰电流的增加，聚合膜不断的沉积在GC电极上。

图3.2给出了GC/SPAN电极在0.067mol/L（pH6.4）缓冲液中的循环伏安图

由图中可以看出，聚合膜在中性溶液中仍然有很好的导电性和电化学活性。