碳納米材料在電分析化學中的應用

第1章 引論1
1.1碳材料簡介1
1.1.1碳元素簡介2
1.1.2傳統(tǒng)碳材料3
1.1.3納米碳材料6
1.2碳納米材料的分類14
1.2.1碳納米材料的定義14
1.2.2碳納米材料的分類14
1.2.3碳納米復合材料17
1.3碳納米材料的性能24
1.3.1碳納米材料納米效應24
1.3.2碳納米材料物理特性25
1.3.3碳納米材料電學特性25
1.3.4碳納米材料化學特性26
1.4碳納米材料的電化學應用27
1.4.1碳納米材料在電化學儲氫、儲鋰中的應用27
1.4.2碳納米材料在燃料電池中的應用28
1.4.3碳納米材料在超級電容器中的應用29
1.4.4碳納米材料在電化學及生物傳感中的應用29
1.5電化學傳感技術與碳納米材料的發(fā)展31
1.5.1電化學及生物傳感技術研究現(xiàn)狀31
1.5.2碳納米材料與電化學傳感技術的發(fā)展方向32
參考文獻34
第2章 碳納米材料的制備38
2.1活性炭制備38
2.1.1制備原料38
2.1.2物理活化法39
2.1.3化學活化法39
2.1.4化學物理活化法39
2.1.5其它活化制備方法40
2.2碳納米纖維的制備40
2.2.1化學氣相沉積法40
2.2.2固相合成法42
2.2.3靜電紡絲法42
2.2.4生物制備法43
2.3碳納米管制備43
2.3.1電弧放電法43
2.3.2激光蒸發(fā)法44
2.3.3化學氣相沉積法45
2.3.4聚合物熱解法46
2.3.5其它制備方法47
2.4介孔碳制備47
2.4.1金屬催化活化法48
2.4.2有機凝膠炭化法48
2.4.3模板法49
2.5石墨烯制備53
2.5.1機械剝離法55
2.5.2化學剝離法58
2.5.3外延生長法59
2.5.4氧化石墨還原法60
2.5.5溶劑熱法62
2.5.6有機合成法63
2.5.7碳納米管轉(zhuǎn)化法64
參考文獻65
第3章 碳納米材料的復合及功能化68
3.1功能化碳納米材料的類型68
3.1.1功能化碳納米材料的起源68
3.1.2功能化碳納米材料的分類69
3.1.3功能化碳納米材料的結(jié)構(gòu)70
3.2碳納米材料的功能化方法74
3.2.1非共價功能化74
3.2.2共價功能化78
3.2.3摻雜功能化81
3.2.4其它功能化方法83
3.3功能化碳納米材料的性能84
3.3.1功能化碳納米材料的力學性能84
3.3.2功能化碳納米材料的電學性能84
3.3.3功能化碳納米材料的熱學性能85
3.3.4功能化碳納米材料的光學性能86
3.4碳納米復合材料的分類87
3.4.1碳納米/聚合物復合材料87
3.4.2碳納米/其它納米粒子復合材料88
3.4.3碳納米/有機小分子復合材料90
3.4.4多維碳納米復合材料91
3.5碳納米復合材料的制備92
3.5.1溶液共混法92
3.5.2熔融共混法92
3.5.3原位聚合法93
3.5.4原位生長法94
3.5.5層層組裝法96
3.6碳納米復合材料的應用97
3.6.1傳感分析97
3.6.2儲能材料98
3.6.3生物醫(yī)藥100
3.6.4催化領域102
3.6.5吸附材料103
3.6.6其它應用104
參考文獻105
第4章 碳納米材料的表征111
4.1碳納米材料表征分析的意義111
4.1.1碳納米材料表征的重要性111
4.1.2碳納米材料表征的特點114
4.1.3碳納米材料表征的內(nèi)容116
4.2碳納米材料表征分析方法分類118
4.2.1碳納米材料形貌分析118
4.2.2碳納米材料成分分析119
4.2.3碳納米材料結(jié)構(gòu)分析120
4.2.4碳納米材料價鍵分析121
4.2.5碳納米材料表面分析121
4.3碳納米材料形貌分析技術121
4.3.1掃描電子顯微鏡（SEM）121
4.3.2透射電子顯微鏡（TEM）123
4.3.3掃描隧道顯微鏡（STM）124
4.3.4原子力顯微鏡（AFM）126
4.4碳納米材料成分分析技術127
4.4.1X射線能譜基本原理127
4.4.2X射線能譜測試過程128
4.4.3X射線能譜表征應用128
4.5碳納米材料結(jié)構(gòu)分析技術129
4.5.1X射線衍射法基本原理129
4.5.2X射線衍射法測試過程130
4.5.3X射線衍射法表征應用131
4.6碳納米材料價鍵分析技術134
4.6.1紅外光譜表征技術134
4.6.2拉曼光譜表征技術137
4.7碳納米材料表面分析技術140
4.7.1X射線光電子能譜基本原理140
4.7.2電子能譜測試過程140
4.7.3電子能譜表征應用141
4.8碳納米材料物理性能分析技術143
4.8.1紫外可見光譜分析143
4.8.2比表面積及孔隙結(jié)構(gòu)分析145
4.8.3磁學性質(zhì)分析147
4.8.4光學性質(zhì)分析148
4.8.5電容性能分析148
參考文獻150
第5章 碳納米材料修飾電極153
5.1碳納米材料修飾電極的特點153
5.1.1碳納米材料修飾電極的電催化特點154
5.1.2碳納米材料修飾電極的電催化類型155
5.2碳納米材料修飾電極分類156
5.2.1碳納米管修飾電極156
5.2.2介孔碳修飾電極157
5.2.3石墨烯修飾電極158
5.2.4碳納米復合材料修飾電極158
5.3碳納米材料修飾電極制備159
5.3.1涂布法160
5.3.2組合法160
5.3.3共價鍵合法161
5.3.4聚合物薄膜法161
5.3.5吸附法161
5.4碳納米材料修飾電極表征162
5.4.1電子顯微表征技術162
5.4.2光譜表征技術163
5.4.3電化學表征技術166
5.4.4其它表征技術167
5.5碳納米材料修飾電極研究現(xiàn)狀168
5.5.1本征碳納米材料修飾電極169
5.5.2碳納米/無機復合材料修飾電極170
5.5.3碳納米/有機復合材料修飾電極172
5.5.4碳納米/無機有機復合材料修飾電極175
5.6碳納米材料修飾電極發(fā)展方向177
5.6.1碳納米材料的化學修飾178
5.6.2碳納米材料的化學摻雜178
5.6.3碳納米材料的表面功能化179
5.6.4碳納米材料的潛在應用180
參考文獻181
第6章 碳納米材料在生命電分析化學中的應用186
6.1電化學生物傳感器簡介186
6.1.1電化學生物傳感的基本原理186
6.1.2電化學生物傳感的主要方法187
6.1.3電化學生物傳感的研究任務188
6.1.4電化學生物傳感的發(fā)展趨勢188
6.2碳納米材料的生物傳感功能189
6.2.1電子傳輸作用189
6.2.2界面電催化作用189
6.2.3修飾物的固定作用190
6.2.4選擇性作用190
6.3電化學生物傳感的研究對象191
6.3.1生物小分子191
6.3.2神經(jīng)遞質(zhì)192
6.3.3蛋白質(zhì)192
6.3.4核酸194
6.3.5細胞195
6.4基于碳納米纖維的生命電分析化學196
6.4.1生物小分子196
6.4.2神經(jīng)遞質(zhì)197
6.4.3蛋白質(zhì)197
6.4.4核酸198
6.4.5細胞199
6.5基于碳納米管的生命電分析化學199
6.5.1生物小分子199
6.5.2神經(jīng)遞質(zhì)200
6.5.3蛋白質(zhì)200
6.5.4核酸203
6.5.5細胞204
6.6基于介孔碳的生命電分析化學205
6.6.1生物小分子205
6.6.2神經(jīng)遞質(zhì)206
6.6.3蛋白質(zhì)206
6.6.4核酸207
6.6.5細胞208
6.7基于石墨烯的生命電分析化學208
6.7.1生物小分子208
6.7.2神經(jīng)遞質(zhì)209
6.7.3蛋白質(zhì)210
6.7.4核酸211
6.7.5細胞212
參考文獻213
第7章 碳納米材料在環(huán)境電分析化學中的應用218
7.1環(huán)境電分析化學簡介218
7.1.1環(huán)境電分析化學基本原理219
7.1.2環(huán)境電分析化學研究方法220
7.1.3環(huán)境電分析化學研究任務221
7.1.4環(huán)境電分析化學發(fā)展趨勢222
7.2碳納米材料的環(huán)境分析功能223
7.2.1電子傳輸作用223
7.2.2電催化作用224
7.2.3穩(wěn)定性作用225
7.2.4選擇性作用226
7.3環(huán)境電分析化學研究對象226
7.3.1重金屬離子227
7.3.2無機陰離子228
7.3.3有機污染物229
7.3.4其它典型污染物231
7.4基于碳納米管的環(huán)境電分析化學232
7.4.1重金屬離子232
7.4.2無機陰離子233
7.4.3有機污染物234
7.4.4其它典型污染物235
7.5基于介孔碳的環(huán)境電分析化學237
7.5.1重金屬離子237
7.5.2無機陰離子237
7.5.3有機污染物238
7.5.4其它典型污染物239
7.6基于石墨烯的環(huán)境電分析化學240
7.6.1重金屬離子240
7.6.2無機陰離子241
7.6.3有機污染物242
7.6.4其它典型污染物244
參考文獻245
第8章 碳納米材料在藥物電分析化學中的應用248
8.1藥物電分析化學簡介248
8.1.1藥物電分析化學基本原理249
8.1.2藥物電分析化學研究方法250
8.1.3藥物電分析化學研究任務251
8.1.4藥物電分析化學發(fā)展趨勢252
8.2碳納米材料的藥物分析功能253
8.2.1電子傳輸作用253
8.2.2電催化作用254
8.2.3穩(wěn)定性作用255
8.2.4選擇性作用255
8.3藥物電分析化學研究對象256
8.3.1抗生素類藥物257
8.3.2抗病毒類藥物258
8.3.3鎮(zhèn)痛類藥物258
8.3.4激素類藥物259
8.4基于碳納米管的藥物電分析化學260
8.4.1抗生素類藥物260
8.4.2抗病毒類藥物261
8.4.3鎮(zhèn)痛類藥物262
8.4.4激素類藥物263
8.5基于介孔碳的藥物電分析化學264
8.5.1抗生素類藥物264
8.5.2抗病毒類藥物265
8.5.3鎮(zhèn)痛類藥物266
8.5.4激素類藥物266
8.6基于石墨烯的藥物電分析化學267
8.6.1抗生素類藥物267
8.6.2抗病毒類藥物268
8.6.3鎮(zhèn)痛類藥物269
8.6.4激素類藥物270
參考文獻272