摘要
石墨烯（graphene）因其具有高比表面积、高导电性等特点而被广泛应用于半导体器件、电化学传感及复合材料等领域。金纳米粒子(Au NPs)，具有较高的催化活性和良好的生物相容性，在有机催化、生物传感及表面增强拉曼散射等领域具有良好发展前景。将石墨烯与金纳米粒子复合，可以利用其相互之间的协同效应，进一步提高其传感和催化等性能，拓宽其应用领域。近年来，以上两种材料的复合已成为研究的热点。 本文采用氧化还原法和化学气相沉积法(CVD)分别制备二维和三维石墨烯，采用晶种法制备金纳米粒子，通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼（Raman）光谱仪等设备对其进行表征。 通过原位还原法制备Au NPs/二维石墨烯复合材料，将其作为对硝基苯酚(4-NP)还原反应的催化剂;采用电泳沉积法和水热法制备Au NPs/三维石墨烯复合材料，作为探测低浓度过氧化氢(H2O2)的电化学传感器。通过紫外-可见分光光度计和电化学工作站对所制备复合材料的催化性能及电化学传感性能进行测试。所得主要结果如下: (1)采用氧化还原法和CVD法制备的石墨烯具有高比表面积，可作为负载纳米粒子的理想载体，CVD法制备的三维石墨烯导电性能较高;采用晶种法制备的金纳米粒子，粒径在20-25nm，为类球形，具有较高的分散稳定性。 (2)利用原位还原法可得到复合均一、Au NPs覆盖率高的AuNPs/二维石墨烯复合材料。它对4-NP的还原反应具有高效催化能力，且随着催化剂含量增加，催化速率变快。加入0.1ml、0.15ml、0.2ml的复合催化剂，反应动力学常数分别高达0.717min-1、1.21 min-1、2.511min-1，远远高于等量单一纳米金催化。在～4℃静置40天后，再次加入0.1ml、0.15ml、0.2ml的复合催化剂，反应动力学常数分别高达0.361min-1、0.691 min-1、1.444min-1，表现出优异的催化稳定性。 (3)利用电泳沉积法制备Au NPs/三维石墨烯复合材料，并探索沉积电压对复合结果的影响。当沉积电压为6V时，沉积均匀、金纳米粒子覆盖率高，复合效果最好。同时，该材料具有最佳电化学传感性能，对H2O2的最低探测限为5μM，响应时间为3s，线性范围为5-395μM，表现出优异的电化学传感性能。水热法制备的Au NPs/三维石墨烯复合材料，金纳米粒子粒径在100-200nm，均匀分布于石墨烯基体中。其最低探测限为0.5mM，响应时间为10s，电化学传感性能稍差，但由于其成本低、工艺简单、可实现大批量生产，适用于毫摩尔级H2O2检测。
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