石墨烯基金屬納米顆粒復合材料具有優(yōu)良的電催化性能,可以作為電極修飾材料。石墨烯作為催化劑載體,可以提高金屬納米粒子等活性物質(zhì)的分散性并有利于提高電子的傳輸速率,從而提高其對反應(yīng)底物的催化活性。利用石墨烯和金屬納米材料之間的協(xié)同作用,開發(fā)和構(gòu)建新型高靈敏度、高選擇性的模擬酶生物傳感器已成為石墨烯應(yīng)用的一個重要方面。本文從石墨烯基納米復合材料的制備入手,構(gòu)建了三種基于石墨烯復合材料的電化學生物傳感器,通過循環(huán)伏安法（CV）和計時電流法（I-t）測試其電化學性能,并對其靈敏度、選擇性、穩(wěn)定性及重現(xiàn)性等模擬酶催化性能分別進行了測試。主要研究內(nèi)容如下:（1）首先通過溶劑熱法和高溫煅燒法合成氧化鋅-氧化亞鈷/rGO（ZnO-CoO/rGO）納米復合材料,并將其修飾在玻碳電極（GCE）表面。由于石墨烯提供的大比表面積,及石墨烯與金屬顆粒之間協(xié)同作用,該復合材料具有優(yōu)異的電催化活性。實驗結(jié)果表明,通過改變工作電壓,ZnO-CoO/rGO既可以作為模擬酶催化葡萄糖的氧化反應(yīng),又可以催化過氧化氫（H₂O₂）的還原反應(yīng),從而構(gòu)建性能優(yōu)異的雙功能生物傳感器。（2）采... 

【文章來源】：天津大學天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

氧化石墨還原法制備石墨烯的流程圖

天津大學碩士學位論文大提高石墨烯的靈敏度、特異性、載荷能力及生物相容性。這對于綜合利用石墨烯的眾多優(yōu)異特性、實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用具有重要意義。1.2.2.1 氧化石墨烯氧化石墨烯（graphene oxide）是熱還原法或化學還原法制備石墨烯的前驅(qū)體[44, 54]（圖 1-3）。其上存在的含氧官能團導致了電導率方面的缺失，影響氧化石墨烯在電化學領(lǐng)域的應(yīng)用，然而氧化官能團的存在使得氧化石墨烯在其它應(yīng)用領(lǐng)域具有潛在的優(yōu)勢[55]。利用化學、熱學及電化學方法對氧化石墨烯進行修飾，使得氧化石墨烯的物理化學性質(zhì)具有可調(diào)性。氧化石墨烯的易制備、易改性、易在溶液中分散等優(yōu)異的性質(zhì)吸引了廣大學者進行基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。

圖 1-4 兩種不同構(gòu)象的石墨烷結(jié)構(gòu)：椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象。Figure 1-4 Two kinds of structures of graphane: chair-type and boat- typeconformations.1.2.2.3 三維泡沫石墨烯泡沫石墨烯（Graphene Foam）具有蜂窩狀三維多孔結(jié)構(gòu)，是一種新型的石墨烯材料，其骨架由石墨片層構(gòu)成，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、熱導率高、導電性能好、密度小、機械性能和耐酸堿腐蝕性能良好，具有廣闊的應(yīng)用前景[59]。目前泡沫石墨烯主要采用化學氣相沉積法（CVD）直接制備，這種自下而上的生長機制有利于保持石墨烯的完整性和整體結(jié)構(gòu)，從而具有更好的機械強度和電學性質(zhì)。Cheng[60]小組首次提出了以泡沫鎳作為模板，制備三維結(jié)構(gòu)的泡沫石墨烯，其原理與 CVD 生長石墨烯一致，同樣是利用滲透析出原理在鎳骨架上生長具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的石墨烯。其具體制備方法見圖 1-5 所示。這種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體積密度低、空隙率高、厚度均勻，能夠保持優(yōu)異的電學、力學和熱學性質(zhì)，為石墨烯在導電材料、導熱


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