论文总字数：20417字

摘 要

二硫化钼纳米颗粒(Molybdenum disulfide nanoparticles)是多层二硫化钼组成的二维纳米材料，它的结构与石墨烯的层状结构类似，与石墨烯的层状结构相比较，二硫化钼纳米颗粒的“三明治”结构在光电器件领域拥有更好的前景，再和以硅为核心的三位材料比起来，二硫化钼纳米颗粒的二维结构可用来制造更小，效率更高的电子芯片。本论文主要利用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)来研究二硫化钼纳米颗粒的电化学特性，选择二硫化钼纳米颗粒作为原材料及其他材料来修饰电极，构建出电化学传感器，进行多巴胺溶液浓度的检测。本论文通过超声破碎法与差速离心相结合的方法进行二硫化钼纳米颗粒制备，得到平均粒径约为207.7nm的二硫化钼纳米颗粒，在铁氰化钾溶液中通过循环伏安法检测发现二硫化钼纳米颗粒的电化学特性并不好。本论文通过混合导电性较好的离子液体(MoS₂-IL-CS-GCE)，混合纳米金颗粒(MoS₂-AuNPs-CS-GCE)，电沉积(MoS₂-AuNPs-GCE)的三种方法，根据三个方法的时间-电流曲线(i-t)相比较，结果显示最佳方法是电沉积法(MoS₂-AuNPs-GCE)。最后本论文选用最佳方法即电沉积法构建了多巴胺检测的电化学传感器，发现在浓度32.69-182.14μmol/L范围内具有良好的的线性关系，线性方程为y=1.44719E-9*x-1.46917E-7，R²=0.9248。

关键词：二硫化钼 电化学传感器 多巴胺

Electrochemical Properties of Molybdenum Disulfide Nanoparticles

Abstract

Molybdenum disulfide nanoparticle is a 2D(2 Dimensional，2D) graphene-like nanosheets material liked which is made by multi-layer structure molybdenum disulfide. It has better prospects in the field of optoelectronic devices, because of the unique “sandwich” layered structure. Compared to the three-dimensional structure of silicon material, the two-dimensional structure of molybdenum disulfide nanoparticles can be made smaller, more efficient electronic chips. Cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry are the main methods of this experiment. This thesis selects molybdenum disulfide nanoparticles as a raw material and other modifications to the modified electrode, obtains different electrode by different modifications modified. This thesis uses sonication and differential centrifugation method to prepare molybdenum disulfide nanoparticles, obtains an average particle size of about 207.7nm molybdenum disulfide nanoparticles. Molybdenum disulfide nanoparticles electrochemical characteristics is not good by cyclic voltammetry. In this thesis, we obtain 3 electrodes by mixing conductive better ionic liquids (MoS₂-IL-CS-GCE), mixing gold nanoparticles (MoS₂-AuNPs-CS-GCE), electrodeposition (MoS₂-AuNPs-GCE). According to the three time - current curves(i-t), the results show us the best way is electrodeposition method(MoS2-AuNPs-GCE). Finally, this thesis chooses the best way(MoS2-AuNPs-GCE) to build the electrochemical sensor to detect dopamine. It has a good linear relationship in the concentration range 32.69-182.14μmol/L. Linear equation y=1.44719E-9*x-1.46917E-7, R² = 0.9248.

Keywords: Molybdenum disulfide; Electrochemical sensors; Dopamine

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 二维材料在电化学检测中的应用 2

1.2.1 电化学传感器的研究进展 2

1.2.2 石墨烯在电化学检测中的研究进展 2

1.2.3 二硫化钼在电化学检测中的研究进展 3

1.3 本论文的研究目的及意义 4

1.3.1 研究目的及意义 4

1.3.2 本论文流程图 4

第二章 二硫化钼纳米颗粒的制备、表征及其电化学特性初探 5

2.1 引言 5

2.2 实验部分 5

2.2.1 材料与试剂 5

2.2.2 仪器 6

2.3 结果与讨论 6

2.3.1 二硫化钼纳米颗粒的制备 6

2.3.2 紫外-可见吸光光谱 7

2.3.3 扫描电镜与粒径统计表征 8

2.3.4 二硫化钼电化学特性初探 10

2.3.5 实验结论与讨论 12

第三章 关于二硫化钼纳米颗粒电化学特性的改进实验 13

3.1 引言 13

3.2 实验部分 13

3.2.1 材料与试剂 13

3.2.2 仪器 14

3.2.3 实验方法 14

3.3 结论与讨论 16

3.3.2 比较三种方案时间-电流曲线 20

3.3.3 扫描速率影响 21

第四章 结论与展望 23

4.1 结论 23

4.2 展望 23

参考文献 24

致 谢 26

第一章 文献综述

1.1 引言

现如今以硅为中心的集成电路的发展收到了越来越多的限制，以石墨烯及其类似结构为主的层状纳米材料就愈来愈受到研究者们的关注。二硫化钼（MoS₂）就是其中的代表之一。2011年，瑞士的Radisavljevic和Radenovic等人称二硫化钼将在未来纳米电子领域中比传统硅或者富勒烯结构更加具有优势，原因是单层的二硫化钼较三维材料而言更容易制造体积小、效率高的电子芯片^[1]。

二硫化钼是六方晶体，它的晶体参数：a=0.316nm，c=1.229nm，它具有和石墨烯相似的层状结构^[2]-[5]。如图1.1，二硫化钼是“三明治”层状的晶体结构，由S-Mo-S三层堆叠形成^[6]-[9]。每个二硫化钼分子层之间相距约为0.65nm。分子层中S原子与Mo原子都是以共价键结合，Mo-S棱面相当多，表面积较大，以微弱的范德华力结合^[10]-[14]，因此，二硫化钼层容易受外界环境的影响而形成稳定的薄层结构，为其在纳米电子领域的应用前景确定了良好基础。

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