三維納米多孔類石墨烯碳材料的制備及其生物傳感應(yīng)用
發(fā)布時間：2022-04-28 19:40
隨著技術(shù)的發(fā)展與進步,生物傳感器在臨床診斷、農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)和環(huán)境保護等方面應(yīng)用越來越廣泛,作為集物理、化學、生物和信息科學等相關(guān)技術(shù)為一體的交叉產(chǎn)物,生物傳感器領(lǐng)域充滿了機會和創(chuàng)新。而石墨烯因為它良好的導電性、寬的電化學窗口及穩(wěn)定性、生物相容性以及易于功能化而廣泛的應(yīng)用于生物傳感,但二維的石墨烯沒有最大化利用其大比表面積,且石墨烯的疏水性不利于水環(huán)境下的生物化學反應(yīng),為了克服這些困難,制備出更高性能的生物傳感器以適應(yīng)發(fā)展的需要本論文著重在以下三個方面進行了研究。（1）、制備了納米多孔的三維類石墨烯碳材料。生物傳感器是將生物質(zhì)信號轉(zhuǎn)化為可測量信號的設(shè)備,而電化學生物傳感器通過復合生物電極上的生物識別元件對生物物質(zhì)進行識別并發(fā)生反應(yīng)輸出電信號,一般識別元件為酶、核酸等生物活性物質(zhì),大量負載活性物質(zhì)可有效提高傳感器性能。本論文創(chuàng)新性的使用連續(xù)成型模板法制備了孔徑在100到200nm及10Onm以內(nèi)的三維多孔類石墨烯碳材料,可作為單塊電極。通過調(diào)控孔徑有效利用了電極內(nèi)部空間,擴大了內(nèi)表面,提供了更多的供生物活性物質(zhì)的附著的位點,為制備高性能生物復合電極和傳感器提供了新思路。（2）、對三維石墨...
【文章頁數(shù)】：74 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１電化學生物傳感器示意圖ｗ??
不僅利于增加反應(yīng)面積，多孔結(jié)構(gòu)還能作為反應(yīng)物質(zhì)的傳輸通道，促進催化反應(yīng)??的進行。三維石墨烯是利用二維石墨烯通過缺陷產(chǎn)生的鍵角彎曲而編織起來的三??維立體多孔結(jié)構(gòu)，如圖１．３所示。??圖１．３三維石墨烯示意圖??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?３Ｄ?ｇｒａｐｈｅｎｅ??一般石墨烯制備方法有化學氣相沉積法等從原子級別直接構(gòu)建石墨烯的自??下而上法［６４＿６８］和還有將多層的石墨剝離得到石墨烯的自上而下法，比如氧化石墨??還原法［６９￣］，通過削弱石墨層之間的７ＷＣ相互作用，擴大層間距來得到石墨烯，??可見石墨烯本身之間由于堆疊作用容易聚集起來，從而限制了石墨烯大比表面積??的特性的發(fā)揮。石墨烯經(jīng)過特殊手段的處理后可以被構(gòu)建成三維結(jié)構(gòu)，滿足了前??述需求，本身可自成電極，不僅性能得到提高，？還便于操作。??Ｚｈａｎ等人［７２］以商用泡沫鎳作為基底使用化學氣相沉積法生長了三維石墨烯??泡沫，并在石墨烯表面使用水熱法沉積了一層六角形的氫氧化鎳納米片，以此作??為自支撐電極用于葡萄糖的探測，結(jié)果如下圖所示：圖１．４ａ中，純的ＣＶＤ法生??長的三維石墨烯由于質(zhì)量高缺陷少在氫氧化鈉溶液中基本沒有峰的產(chǎn)生
不僅利于增加反應(yīng)面積，多孔結(jié)構(gòu)還能作為反應(yīng)物質(zhì)的傳輸通道，促進催化反應(yīng)??的進行。三維石墨烯是利用二維石墨烯通過缺陷產(chǎn)生的鍵角彎曲而編織起來的三??維立體多孔結(jié)構(gòu)，如圖１．３所示。??圖１．３三維石墨烯示意圖??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?３Ｄ?ｇｒａｐｈｅｎｅ??一般石墨烯制備方法有化學氣相沉積法等從原子級別直接構(gòu)建石墨烯的自??下而上法［６４＿６８］和還有將多層的石墨剝離得到石墨烯的自上而下法，比如氧化石墨??還原法［６９￣］，通過削弱石墨層之間的７ＷＣ相互作用，擴大層間距來得到石墨烯，??可見石墨烯本身之間由于堆疊作用容易聚集起來，從而限制了石墨烯大比表面積??的特性的發(fā)揮。石墨烯經(jīng)過特殊手段的處理后可以被構(gòu)建成三維結(jié)構(gòu)，滿足了前??述需求，本身可自成電極，不僅性能得到提高，？還便于操作。??Ｚｈａｎ等人［７２］以商用泡沫鎳作為基底使用化學氣相沉積法生長了三維石墨烯??泡沫，并在石墨烯表面使用水熱法沉積了一層六角形的氫氧化鎳納米片，以此作??為自支撐電極用于葡萄糖的探測，結(jié)果如下圖所示：圖１．４ａ中，純的ＣＶＤ法生??長的三維石墨烯由于質(zhì)量高缺陷少在氫氧化鈉溶液中基本沒有峰的產(chǎn)生
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Three-dimensional graphene networks: synthesis,properties and applications[J]. Yanfeng Ma,Yongsheng Chen. National Science Review. 2015(01)
本文編號：3649403
【文章頁數(shù)】：74 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１電化學生物傳感器示意圖ｗ??
不僅利于增加反應(yīng)面積，多孔結(jié)構(gòu)還能作為反應(yīng)物質(zhì)的傳輸通道，促進催化反應(yīng)??的進行。三維石墨烯是利用二維石墨烯通過缺陷產(chǎn)生的鍵角彎曲而編織起來的三??維立體多孔結(jié)構(gòu)，如圖１．３所示。??圖１．３三維石墨烯示意圖??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?３Ｄ?ｇｒａｐｈｅｎｅ??一般石墨烯制備方法有化學氣相沉積法等從原子級別直接構(gòu)建石墨烯的自??下而上法［６４＿６８］和還有將多層的石墨剝離得到石墨烯的自上而下法，比如氧化石墨??還原法［６９￣］，通過削弱石墨層之間的７ＷＣ相互作用，擴大層間距來得到石墨烯，??可見石墨烯本身之間由于堆疊作用容易聚集起來，從而限制了石墨烯大比表面積??的特性的發(fā)揮。石墨烯經(jīng)過特殊手段的處理后可以被構(gòu)建成三維結(jié)構(gòu)，滿足了前??述需求，本身可自成電極，不僅性能得到提高，？還便于操作。??Ｚｈａｎ等人［７２］以商用泡沫鎳作為基底使用化學氣相沉積法生長了三維石墨烯??泡沫，并在石墨烯表面使用水熱法沉積了一層六角形的氫氧化鎳納米片，以此作??為自支撐電極用于葡萄糖的探測，結(jié)果如下圖所示：圖１．４ａ中，純的ＣＶＤ法生??長的三維石墨烯由于質(zhì)量高缺陷少在氫氧化鈉溶液中基本沒有峰的產(chǎn)生
不僅利于增加反應(yīng)面積，多孔結(jié)構(gòu)還能作為反應(yīng)物質(zhì)的傳輸通道，促進催化反應(yīng)??的進行。三維石墨烯是利用二維石墨烯通過缺陷產(chǎn)生的鍵角彎曲而編織起來的三??維立體多孔結(jié)構(gòu)，如圖１．３所示。??圖１．３三維石墨烯示意圖??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?３Ｄ?ｇｒａｐｈｅｎｅ??一般石墨烯制備方法有化學氣相沉積法等從原子級別直接構(gòu)建石墨烯的自??下而上法［６４＿６８］和還有將多層的石墨剝離得到石墨烯的自上而下法，比如氧化石墨??還原法［６９￣］，通過削弱石墨層之間的７ＷＣ相互作用，擴大層間距來得到石墨烯，??可見石墨烯本身之間由于堆疊作用容易聚集起來，從而限制了石墨烯大比表面積??的特性的發(fā)揮。石墨烯經(jīng)過特殊手段的處理后可以被構(gòu)建成三維結(jié)構(gòu)，滿足了前??述需求，本身可自成電極，不僅性能得到提高，？還便于操作。??Ｚｈａｎ等人［７２］以商用泡沫鎳作為基底使用化學氣相沉積法生長了三維石墨烯??泡沫，并在石墨烯表面使用水熱法沉積了一層六角形的氫氧化鎳納米片，以此作??為自支撐電極用于葡萄糖的探測，結(jié)果如下圖所示：圖１．４ａ中，純的ＣＶＤ法生??長的三維石墨烯由于質(zhì)量高缺陷少在氫氧化鈉溶液中基本沒有峰的產(chǎn)生
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Three-dimensional graphene networks: synthesis,properties and applications[J]. Yanfeng Ma,Yongsheng Chen. National Science Review. 2015(01)
本文編號：3649403
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