本文關(guān)鍵詞： 功能化石墨烯 電化學(xué)傳感平臺 二茂鐵衍生物 聚多巴胺-還原氧化石墨烯 重金屬離子　出處：《湖南師范大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：電化學(xué)傳感器具有靈敏度高、操作簡便、檢測速度快、不需要復(fù)雜前處理、成本低等優(yōu)點(diǎn),因此在分析化學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。納米材料因其優(yōu)良和獨(dú)特的性能而被研究者大量研究,并在工業(yè)、材料、生物、物理、化學(xué)等學(xué)科和領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。將納米材料應(yīng)用在電化學(xué)生物傳感中,能夠很好地提高響應(yīng)速率,拓寬線性范圍,降低檢測限,增強(qiáng)穩(wěn)定性等。石墨烯因其特殊的二維層狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)性能而受到科研工作者的關(guān)注�；诖�,本論文以石墨烯為主體,設(shè)計并且合成了幾種功能化石墨烯納米復(fù)合材料,利用各種手段對功能化石墨烯納米復(fù)合材料的形貌、結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電性等進(jìn)行了表征,并研究了這些復(fù)合材料修飾電極在電化學(xué)傳感方面的應(yīng)用。主要工作內(nèi)容如下：1.將一種新型的二茂鐵衍生物(Fc-NH_2)共價鍵合到氧化石墨烯(GO)表面,制備了新型二茂鐵衍生物功能化的氧化石墨烯(GO-Fc-NH_2)。通過電化學(xué)法,將此復(fù)合物與氯金酸(HAuCl_4)共還原電沉積到玻碳電極表面(GCE)制備了rGO-Fc-NH_2/AuNPs/GCE。rGO-Fc-NH_2/AuNPs內(nèi)米復(fù)合膜不但擁有良好的導(dǎo)電性和生物相容性,而且可以有效地防止電子媒介體二茂鐵衍生物從電極表面泄漏到溶液中。該材料同時擁有納米材料和電子媒介體的優(yōu)點(diǎn)。利用納米材料和電子媒介體的協(xié)同催化效應(yīng)、納米復(fù)合材料大的比表面積以及對雙酚A (BPA)勺吸附和富集作用,成功構(gòu)建了一個用于超靈敏檢測BPA的電化學(xué)傳感平臺。因此,將電子媒介體修飾在納米材料上能夠極大增強(qiáng)傳感器的電化學(xué)性能,這也可為制備更多新型電活性納米材料及電化學(xué)傳感器提供新思路。2.基于新型有機(jī)熒光探針2-羥基菲并咪唑衍生物(Pi-A)功能化石墨烯,制備了Pi-A/RGO復(fù)合物修飾電極,作為一種新型的電化學(xué)傳感器用于高靈敏檢測銅(Ⅱ)離子。Pi-A通過π-π共軛與石墨烯作用,固定在石墨烯的表面,得到Pi-A/RGO復(fù)合物。該復(fù)合物能夠選擇性地高效捕捉銅(Ⅱ)離子。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下,此修飾電極能夠成功用于自來水、湖水、河水、山泉水等實(shí)際水樣中銅(Ⅱ)離子的檢測,且其他多種重金屬離子對銅(Ⅱ)離子的檢測沒有影響。因此,這種將有機(jī)探針分子與石墨烯結(jié)合的方法能夠進(jìn)一步擴(kuò)展熒光探針在生物和電化學(xué)傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。3.受貽貝粘附蛋白啟發(fā),采用多巴胺作為還原劑來還原氧化石墨烯,同時基于多巴胺能在弱堿性條件下發(fā)生自氧化聚合形成聚合物膜的特性,制備出聚多巴胺修飾還原型氧化石墨烯(PDA-RGO)復(fù)合物,再利用PDA-RGO表面的兒茶酚結(jié)構(gòu)在弱堿性條件下能與帶有氨基、巰基等基團(tuán)的分子進(jìn)行邁克爾加成或席夫堿反應(yīng),使其進(jìn)一步功能化接合不同分子從而得到多功能電化學(xué)平臺。選用4-(二茂鐵基-2-乙炔基)苯胺(Fc-NH_2)、半胱氨酸(cys)、葡萄糖氧化酶(GO_x)等典型含硫醇或氨基的化合物作為模型分子錨定在PDA-rGO表面上得到不同的電化學(xué)檢測平臺。嫁接有二茂鐵衍生物的復(fù)合物對許多電活性分子具有很好的催化活性,可用于單獨(dú)或同時檢測多巴胺(DA)和尿酸(UA)、對苯二酚(HQ)和鄰苯二酚(CC)。而嫁接了半胱氨酸后的PDA-rGO復(fù)合物修飾電極,可以同時檢測pb~(2+0和Cd~(2+0。此外,將GO_x-PDA-rGO修飾在玻碳電極上,可以明顯觀察到GO_x的直接電子轉(zhuǎn)移的特征吸收峰,且當(dāng)加入葡萄糖時,GO_x-PDA-rGO/GCE修飾電極對葡萄糖具有良好的電流響應(yīng)。因此,該多功能電化學(xué)檢測平臺可以通過改變表面修飾的官能團(tuán)來有效調(diào)節(jié)電極表面的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),操作簡單、方便。本研究利用化學(xué)反應(yīng)構(gòu)建電化學(xué)檢測平臺,也為設(shè)計更多的電化學(xué)檢測或傳感平臺提供了一種更加靈活有效的方法。
[Abstract]:The electrochemical sensor has high sensitivity, simple operation, fast detection speed, without complicated pretreatment, low cost, so it is widely used in the field of analytical chemistry. Nano materials because of their excellent and unique properties can be a large number of researchers and research in industrial, material, biology, physics, chemistry and other disciplines and fields it has played an important role. The nano materials used in electrochemical biosensors, can greatly improve the response rate, broaden the linear range and lower detection limit, enhance the stability of graphene. Because of its special two-dimensional layered structure and excellent optical, electrical, thermal, mechanical properties and based on the attention of scientists. This, in this paper, graphene as the main body, and the design of several functionalized graphene nanocomposites were synthesized by various means, the structure morphology of the functionalized graphene nano composite material, conductive Were characterized, and the applications of these composite materials modified electrodes in electrochemical sensor. The main contents are as follows: 1. a new type of two ferrocene derivatives (Fc-NH_2) covalently bonded to the graphene oxide (GO) surface, for preparing two new ferrocene derivative graphene oxide function the (GO-Fc-NH_2) by electrochemical method, the complex with chloroauric acid (HAuCl_4) coreduction electrodeposited onto the surface of glassy carbon electrode (GCE) was prepared in the rGO-Fc-NH_2/AuNPs/GCE.rGO-Fc-NH_2/AuNPs composite film not only has good conductivity and biocompatibility, and can effectively prevent the electron mediator two ferrocene derivatives from the electrode surface leakage into the solution. The material also has the advantages of nano materials and electronic media. The synergistic catalytic effect of nano materials and electronic media, nano composite materials with high surface area And on bisphenol A (BPA) adsorption and enrichment, successfully constructed one for electrochemical sensing platform for ultrasensitive detection of BPA. Therefore, the electronic media modification can greatly enhance the electrochemical performance of the sensor in nanometer materials, it can also provide new ideas for the new.2. organic fluorescent probe 2- hydroxy phenanthroimidazole derivatives based on the preparation of more new electroactive nano materials and electrochemical sensors (Pi-A) functionalized graphene, Pi-A/RGO composite modified electrode was prepared as a novel electrochemical sensor for high sensitive detection of copper (II) ions.Pi-A by tt-tt conjugate and graphene, fixed on the surface of graphene Pi-A/RGO, are complex. The complex can selectively and efficiently capture copper (II) ions. Under the optimized experimental conditions, the modified electrode can be successfully used in tap water, lake water, river water, spring water etc. In water samples of copper (II) ion detection, and other kinds of heavy metal ions on copper (II) ions did not affect detection. Therefore, this method of organic probe molecules and graphene can be further combined with the extended application of.3. fluorescent probes in biological and electrochemical sensing fields inspired by mussel adhesion protein, using dopamine as a reducing agent to reduction of graphene oxide, and dopamine self oxidation polymerization characteristics of polymer film formation in alkaline conditions based on the preparation of poly dopamine modified Shi Moxi type reduction oxidation (PDA-RGO) complexes, using catechol structure on the surface of PDA-RGO with amino in alkalescent condition, Michael addition or mat Schiff reaction molecules of sulfydryl groups, which further functionalized with different molecular bonding to obtain multifunctional electrochemical platform. Using 4- (Er Maotie -2- ethynyl) benzene Amine (Fc-NH_2), cysteine (Cys), glucose oxidase (GO_x) and other thiol containing amino compounds or typical as model molecules anchored by electrochemical detection of different platforms on the PDA-rGO surface. Grafting complex with two ferrocene derivatives have good catalytic activity for many electroactive molecules, can be used alone or in simultaneous determination of dopamine (DA) and uric acid (UA), hydroquinone (HQ) and catechol (CC). The grafting modification of PDA-rGO composite electrode of cysteine, which can simultaneously detect pb~ (2+0 and Cd~ (2+0. in addition, GO_x-PDA-rGO was modified on the glassy carbon electrode, it can be observed that the characteristics of direct electron GO_x the transfer of the absorption peak, and in the presence of glucose, GO_x-PDA-rGO/GCE modified electrode has good current response. Therefore, the multifunctional electrochemical detection platform can change the surface modified by functional group effectively on glucose Adjusting the structure and properties of electrode surface is simple and convenient. In this study, the electrochemical detection platform was constructed by chemical reaction, and it provides a more flexible and effective way for designing more electrochemical detection or sensing platform.

【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TP212

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;科學(xué)家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

2 ;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2009年06期

3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本開發(fā)出在藍(lán)寶石底板上制備石墨烯的技術(shù)[J];硅酸鹽通報;2009年04期

5 馬圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代物理知識;2009年04期

6 傅強(qiáng);包信和;;石墨烯的化學(xué)研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報;2009年18期

7 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進(jìn)展[J];電子元件與材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年12期

9 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 萬勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國際發(fā)展態(tài)勢分析[J];科學(xué)觀察;2010年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 成會明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第04分會場摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂;;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進(jìn)展[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第3分冊）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第7分冊）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進(jìn)展研討會——暨第十屆全國顆粒制備與處理研討會論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實(shí);;樹枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無機(jī)石墨烯材料:計算與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第4分會場摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[N];中國化工報;2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日報;2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報記者 李好宇 張們捷(實(shí)習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報;2010年

5 證券時報記者 向南;石墨烯貴過黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時報;2010年

6 本報特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎[N];計算機(jī)世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日報;2010年

8 本報記者 紀(jì)愛玲;石墨烯：市場未啟 炒作先行[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2011年

9 周科競;再說石墨烯的是與非[N];北京商報;2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日報;2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評價[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

7 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計算研究[D];武漢大學(xué);2014年

8 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

9 劉明凱;帶狀石墨烯納米復(fù)合材料的制備及其性能研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

10 劉勇;智能化及摻雜改性石墨烯的研究及應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 于金海;石墨烯的非共價功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

，

本文編號：1473905