功能碳及贵金属纳米材料的制备及应用

纳米材料因其不同于宏观材料的独特性质，如光、电、热及催化等性质，已在基础研究领域及应用研究领域中得到广泛应用。其中碳及贵金属纳米材料展现出巨大的潜在应用价值。碳纳米材料在水溶液中易团聚而不利于电极的修饰，这一点严重限制了其应用。尽管研究者已利用修饰分子（DNA、芳烃类分子及聚合物等）对其进行功能化和修饰，但此类方法对材料本身的性能会产生不利影响。大环超分子具有内缘疏水外缘亲水的特性，能够选择性识别多种客体分子。将其修饰到材料表面，在保持碳纳米材料完美结构的同时，可以改善碳纳米材料在水相中的分散性，而且赋予其新的功能特性。本书的研究背景正是基于此，以贵金属/碳纳米材料为中心，并将贵金属/碳纳米材料与大环超分子进行结合构筑出具有多种组分共同优势的杂化纳米材料。充分地将贵金属/碳纳米材料的光、电、热及催化方面的性质与大环超分子的主客体识别特性有机结合起来，主要通过共价键（Au-S）或非共价作用力（氢键作用、π-π相互作用、静电相互作用、疏水作用）将水溶性大环超分子主体修饰于碳纳米材料表面，增强并延伸了其在电催化以及电化学传感等领域的应用。同时着眼于新型碳量子点纳米材料的制备，并探索它在电化学/荧光传感领域的潜在应用价值。主要通过Zeta-Potential、TGA、元素mapping等进行了表征，通过分子模拟计算、荧光光谱、吸收光谱等技术手段对主客体分子的识别作用进行了研究。
谨向给予我指导、关心、帮助的老师、同学、朋友、亲人表示衷心的感谢。书中不足之处，请读者批评指正。

冉鑫

冉鑫，博士，西南林业大学硕士生导师，副研究员。主要从事材料电催化、电化学传感相关领域的研究工作；环保型木材树脂胶粘剂以及林木生物质资源绿色高效利用的相关工作。目前已在国际刊物上公开发表SCI论文30余篇，其中以第一或通讯作者发表SCI论文14篇。主持国家自然科学基金项目1项；主持云南省兴滇英才计划-青年人才项目1项；主持云南省基础研究专项面上项目1项；主持云南省农业联合面上项目1项；主持云南省博士后研究项目1项；主持云南省博士学术新人奖项目1项；主持西南林业大学人才引进科研启动基金1项；主持其它项目2项；参与其他省（部）级以上项目3项；申请国家专利6项。荣获云南省优秀博士学位论文；荣获云南省博士学术新人奖。

随着学科间的交叉渗透以及纳米技术的不断发展，纳米材料已在基础研究领域及应用研究领域中得到广泛应用，尤其是功能化纳米材料，为材料、化学、物理、生物以及医学等领域带来了新的活力。其中，碳及贵金属纳米材料展现出巨大的潜在应用价值。同时，大环超分子也始终是超分子化学的研究基础以及重要组成部分。本书主要以贵金属/碳纳米材料为中心，并将它与大环超分子进行结合构筑出一系列具有多种组分和多重优势的杂化纳米材料。充分地将贵金属/碳纳米材料的光、电、热及催化方面的性质与大环超分子的主客体识别特性结合起来。同时着眼于新型碳量子点纳米材料的制备，并探索它在电化学/荧光传感领域的潜在应用价值。
本书适宜材料及相关专业人士参考。

第1章概述1
1.1纳米材料概述1
1.2功能化微纳米材料的合成3
1.2.1碳纳米材料5
1.2.2贵金属纳米材料8
1.2.3纳米复合型材料12
1.3大环超分子化学概述12
1.3.1环糊精简介14
1.3.2磺酸化杯芳烃简介14
1.3.3柱芳烃简介15
1.4功能碳及贵金属纳米材料在电催化/传感领域的应用16
1.4.1功能贵金属纳米材料在电催化中的应用16
1.4.2功能碳纳米材料在传感中的应用21
参考文献28

第2章钯、钯铂纳米催化剂的制备及其电催化性能探究39
2.1超小尺寸钯铂纳米簇负载于环糊精功能化的石墨烯表面及其在碱性条件下对醇类催化氧化的探究39
2.1.1引言39
2.1.2实验部分41
2.1.3结果与讨论44
2.1.4小结55
2.2原位合成钯纳米簇/磺化杯【8】芳烃/碳纳米角复合材料及其在碱性条件下对醇类电催化性能探究55
2.2.1引言55
2.2.2实验部分57
2.2.3结果与讨论59
2.2.4小结67
2.3不同形貌铂钯合金纳米结构电催化剂的合成及其在碱性条件下对乙醇催化氧化研究67
2.3.1引言67
2.3.2实验部分69
2.3.3结果与讨论71
2.3.4小结79
参考文献79

第3章金属纳米粒子/大环超分子/碳纳米复合材料的合成及其电化学传感应用84
3.1巯基β-环糊精/金纳米粒子/3,4,9,10-苝四羧酸功能化的单壁碳纳米角复合材料及对杨梅酮/芦丁的高选择性同时检测84
3.1.1引言84
3.1.2实验部分85
3.1.3结果与讨论88
3.1.4小结100
3.2桥连β-环糊精/Pd纳米簇/石墨烯复合材料的制备及其对黄岑苷/木犀草素的同时检测研究101
3.2.1引言101
3.2.2实验部分102
3.2.3结果与讨论105
3.2.4小结120
参考文献121

第4章碳量子点的绿色合成及其在爆炸物中的高选择性及高灵敏检测研究128
4.1基于水溶性柱【6】芳烃功能化的氮掺杂碳量子点构建高效的TNT电化学传感平台128
4.1.1引言128
4.1.2实验部分129
4.1.3结果与讨论132
4.1.4小结144
4.2一锅法合成光致发光氮掺杂碳量子点及高效TNP荧光传感平台的构建144
4.2.1引言144
4.2.2实验部分145
4.2.3结果与讨论147
4.2.4小结156
参考文献156