【摘要】：納米碳材料由于其獨特的電學(xué)、光學(xué)和機械特性,使其在許多領(lǐng)域具有潛在的價值和廣泛的應(yīng)用前景,而納米碳復(fù)合材料的研究是實現(xiàn)其潛在應(yīng)用價值的最好手段。本論文根據(jù)碳量子點(CDs)特殊的高比表面積、高催化活性和多活性位點等性能,制備了基于CDs的復(fù)合材料修飾電極。石墨烯(GR)具有良好的電導(dǎo)性并能快速均相傳遞電子,機械強度大、比表面積高等優(yōu)越的特性,制備了基于石墨烯的復(fù)合材料修飾電極。并將修飾電極應(yīng)用于生物小分子多巴胺(DA)和尿酸(UA)的電化學(xué)檢測,構(gòu)建了四種新型的DA和UA電化學(xué)傳感器。主要研究內(nèi)容如下：(1)在本章節(jié)中,我們制備了還原氧化石墨烯-碳量子點復(fù)合膜(rGO-CDs),并將其修飾電極應(yīng)用于DA電化學(xué)傳感器,該傳感器具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性好等優(yōu)點。由于CDs表面帶有羧基官能團,易于與帶正電荷的DA作用,同時,由于DA分子內(nèi)存在著芳香結(jié)構(gòu),其容易與rGO形成π-π作用。而抗壞血酸(AA)和UA本身帶有負電與CDs相互排斥,且AA和UA沒有芳香結(jié)構(gòu),不能夠與rGO作用,所以rGO-CDs復(fù)合材料修飾電極(rGO-CDs/GCE)對于DA的檢測具有高的選擇性。其檢測的線性范圍為：0.01-450μM,檢出限為1.5 nM(3S/N)。將rGO.CDs/GCE應(yīng)用于檢測鹽酸多巴胺注射液中DA的含量,其結(jié)果令人滿意,且該生物電極至少可以保持6周的活性。(2)在本章節(jié)中,利用簡便的方法合成了氮摻雜碳量子點(N-CDs),制備了環(huán)糊精包覆二茂鐵氮摻雜碳量子點(Fc@β-CD/N-CDs)主客體復(fù)合材料修飾玻碳電極。采用透射電鏡(TEM)、紫外-可見吸收光譜、熒光光譜、紅外光譜等手段對Fc@β-CD/N-CDs等進行了表征。N-CDs和β-環(huán)糊精包覆二茂鐵主客體絡(luò)合物涂覆與玻碳電極(GCE)上,用于在pH=4.0時電化學(xué)檢測尿酸。結(jié)果表明：UA在Fc@β-CD/N-CDs上的電化學(xué)響應(yīng)比裸GCE、N-CDs/GCE和Fc@β-CD/GCE更強,說明Fc@β-CD/N-CDs能對UA高靈敏性地測定。微分脈沖伏安法(DPV)測定了尿酸的線性濃度范圍在5-120μM,檢出限為0.08μm(S/N=3)。修飾后的GCE電極對尿酸的檢測表現(xiàn)出良好的選擇性和靈敏度,并應(yīng)用于尿酸樣品的檢測,得到了令人滿意的結(jié)果。(3)一般來說,雙金屬納米合金需要利用表面活性劑或聚合物的合成來控制其形態(tài)和大小。在這種情況下,金屬粒子與有機配體之間的界面接觸不夠,因此可能會阻礙有效的電荷負載轉(zhuǎn)移。在此,我們報道一個簡便的方法,在GO水相中一鍋法原位合成雙金屬Au-Pd納米合金,同時將GO還原為rGO,形成Au-Pd-rGO復(fù)合材料。GO表面的活性基團有效地促進了Au-Pd納米合金負載在rGO上。Au-Pd-rGO分散在全氟磺酸(Nafion)乙醇溶液中,電化學(xué)選擇性測定DA。Au-Pd雙金屬納米合金比Au或Pd單納米粒子顯示優(yōu)良的電化學(xué)性能。Au-Pd-rGO/NF修飾電極對DA的氧化表現(xiàn)出極好的電催化活性,具有良好的靈敏度,其線性檢測范圍為0.02-200μM,檢出限較低為2.35 nM。該方法已成功應(yīng)用于測定DA注射液,結(jié)果令人滿意。(4)核殼結(jié)構(gòu)Fe3O4@graphene納米微球分散于全氟磺酸膜中修飾電極,用于高選擇性的檢測多巴胺。首先,通過一步水熱合成法合成了核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4@GNs/Nafion,并用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和拉曼光譜進行了表征。在抗壞血酸和尿酸共存時,核殼結(jié)構(gòu)Fe3O4@GNs/Nafion膜進一步的應(yīng)用于測定多巴胺,結(jié)果表明,AA和UA的存在并沒有干擾DA的電化學(xué)檢測。DA的氧化峰電流(Ipa)與濃度線性范圍從0.02-130μM,檢出限為0.007μM(3S/N)。而且,核殼結(jié)構(gòu)Fe304@GNs/Nafion/GCE應(yīng)用于DA樣品的檢測,結(jié)果令人滿意。表明該電極修飾材料應(yīng)用于生物傳感器具有較大的潛在優(yōu)勢。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33;TP212

【參考文獻】

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1 王學(xué)亮;郁章玉;焦奎;;納米材料在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用及納米仿生界面的構(gòu)建[J];理化檢驗(化學(xué)分冊);2012年05期

本文編號：2755111