本文關(guān)鍵詞：石墨烯基復合物修飾電極的制備及其電化學檢測應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電化學傳感器是傳感器中的一個重要分支,具有選擇性好、靈敏度高、設(shè)備簡單、價格低廉、易于微型化等優(yōu)點,特別是近年來電化學傳感器與材料學、生物學、醫(yī)學等學科相結(jié)合,使其成為當代分析科學中比較活躍的研究方向之一,并廣泛應用于工業(yè)、環(huán)境保護、食品、藥物和農(nóng)業(yè)分析等領(lǐng)域。石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種新型碳材料。它具有高的比表面積、獨特的電子轉(zhuǎn)移性質(zhì)、良好的電催化活性和化學穩(wěn)定性。借助石墨烯獨特的性質(zhì),可以構(gòu)建許多性能優(yōu)異的電化學傳感器。本文中,我們通過一些簡單的方法制備了石墨烯基復合材料,用以構(gòu)建電化學傳感器,并將其用于生物小分子、環(huán)境污染物、食品添加劑等的分析。結(jié)果表明,所構(gòu)建的石墨烯基電化學傳感器具有較高的靈敏度和較低的檢測限,并能很好地應用于實際樣品的檢測。主要的研究內(nèi)容及實驗結(jié)果如下：(1)金空心納米粒子-石墨烯復合材料的制備及其在多巴胺檢測中的應用石墨烯是一種可用于構(gòu)建新型電化學傳感器的理想碳材料。但在水溶液中,由于石墨烯片之間有較強的π-π堆積作用和范德華作用力,很容易發(fā)生團聚,從而使它的應用受到限制。通過對石墨烯片層進行適當?shù)谋砻婀δ芑幚?不但可以防止石墨烯的團聚,而且可以制備出性能優(yōu)異的石墨烯復合物。本文中,我們首先制備了在水中分散性很好的聚乙烯吡咯烷酮功能化的石墨烯。然后,通過混合功能化石墨烯的分散液和金空心納米粒子溶液,制備了金空心納米粒子-石墨烯(HAu-G)復合材料,并用XRD、TEM、EIS進行表征。結(jié)果表明,大量的金空心納米粒子均勻地負載在幾乎透明的石墨烯片上,而且該復合材料具有較大的比表面積和獨特的電子轉(zhuǎn)移性質(zhì)。HAu-G復合材料修飾電極對多巴胺表現(xiàn)出非凡的電催化活性。利用該修飾電極安培法測定多巴胺時具有較寬的線性范圍(0.08～600μM)和較低的檢測限(0.05μM)。采用差分脈沖伏安法可以在抗壞血酸和尿酸存在下選擇性地測定多巴胺。當HAu-G修飾電極用于鹽酸多巴胺注射液中多巴胺含量測定時,獲得了滿意的結(jié)果。(2)聚4-氨基苯甲酸廂墨烯復合膜用于對乙酰氨基酚電化學檢測的研究電化學還原制備石墨烯的方法由于具有快速、綠色環(huán)保等特點,吸引了越來越多的關(guān)注。它可以通過控制電化學參數(shù)來可調(diào)控地制備石墨烯,而且在電化學還原的過程中不需要繁瑣的步驟,即可將石墨烯直接修飾到電極的表面,這對于傳感器構(gòu)建是非常有效的。我們采用兩步電化學方法,制備了聚(4-氨基苯甲酸)／電化學還原的氧化石墨烯復合膜修飾的玻碳電極(4-ABA/ERGO/GCE),詳細研究了對乙酰氨基酚在該修飾電極上的電化學行為,并利用伏安法對其進行測定。結(jié)果表明,4-ABA/ERGO/GCE具有優(yōu)異的電催化活性,能有效的催化對乙酰氨基酚的氧化還原反應。對乙酰氨基酚在該修飾電極上的電化學反應是一個表面過程,且參與反應的電子和質(zhì)子數(shù)是相等的。利用伏安法測定對乙酰氨基苯酚時,其線性范圍為0.1～65 μM,檢測限為0.01μM。另外,利用該修飾電極可以實現(xiàn)對乙酰氨基酚和多巴胺的同時測定。4-ABA/ERGO/GCE具有較好的穩(wěn)定性和重復性,用于測定商業(yè)藥片中對乙酰氨基酚含量時,取得了較好的實驗結(jié)果。(3)對硝基酚在電化學還原氧化石墨烯修飾電極上的電化學行為及其測定對硝基酚是一種重要的中間體,被廣泛地用于生產(chǎn)染料、殺蟲劑、炸藥等,也被用作皮革殺菌劑和酸堿指示劑。因此,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和使用時不可避免會被排放到環(huán)境中而造成污染。由于對硝基酚毒性強、難降解,被美國國家環(huán)境保護署列入“優(yōu)先控制污染物名單”。因此,發(fā)展簡單而可靠的方法檢測環(huán)境中的對硝基酚是非常迫切和重要的。本文中,我們以氧化石墨烯為前驅(qū)體,采用電化學還原一步制備了石墨烯修飾電極,該修飾電極的構(gòu)建簡單、快速。利用循環(huán)伏安法詳細研究了對硝基酚在石墨烯修飾電極上的電化學反應過程。與裸的玻碳電極和氧化石墨烯修飾電極相比,對硝基酚在石墨烯修飾電極上還原峰的峰電流有了極大提高,這歸因于石墨烯優(yōu)異的導電性能、較大的比表面積、較強的吸附能力。該修飾電極用于對硝基酚測定時,其線性范圍為0.72～72μM,檢測限為0.14μM,有望應用于環(huán)境中實際樣品的測定。(4)石墨烯磁納米管復合材料修飾電極對叔丁基對苯二酚的靈敏檢測油類和脂肪類的食品是我們飲食中必不可少的,但是這類食品往往會發(fā)生氧化和酸敗,這嚴重影響了食物的質(zhì)量,甚至可能會危害我們的健康。在食品中添加抗氧化劑能有效延緩油脂的氧化反應,提高食品的穩(wěn)定性,延長食品的保質(zhì)期。叔丁基對苯二酚(TBHQ)是一種比較常用的酚類抗氧化劑,但這種抗氧化劑也存在一些潛在的安全隱患。本文中,我們利用水合肼還原制備了分散性較好的石墨烯-多壁碳納米管(G-MWCNTs)復合物,并通過TEM、XRD、拉曼光譜等進行了表征。采用循環(huán)伏安法研究了TBHQ在G-MWCNTs修飾電極上的電化學行為,結(jié)果表明,石墨烯-碳納米管復合材料對TBHQ有著較高的電催化活性,這歸因于石墨烯和碳納米管的協(xié)同作用。當使用該修飾電極對TBHQ進行安培檢測時,線性范圍是0.25～900 μM,檢測限為0.15μM。所制備的TBHQ傳感器具有較好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性,而且可用于油類和飲料中TBHQ的測定。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 電化學傳感器 生物小分子 環(huán)境污染物 食品添加劑
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O646.54;TP212.2
【目錄】：

• 摘要11-14
• ABSTRACT14-18
• 符號說明18-19
• 第一章 緒論19-54
• 1.1 石墨烯概述19-29
• 1.1.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)20-21
• 1.1.2 石墨烯的制備方法21-28
• 1.1.3 石墨烯的應用28-29
• 1.2 石墨烯基復合材料簡介29-34
• 1.2.1 金屬納米粒子/石墨烯復合材料29-31
• 1.2.2 氧化物/石墨烯復合材料31-32
• 1.2.3 聚合物/石墨烯復合材料32-33
• 1.2.4 碳基材料/石墨烯復合材料33-34
• 1.3 電化學傳感器34-39
• 1.3.1 電化學傳感器簡介34-35
• 1.3.2 石墨烯及其復合材料在電化學傳感器中的應用35-39
• 1.4 論文的選題與內(nèi)容39-40
• 參考文獻40-54
• 第二章 金空心納米粒子-石墨烯復合材料的制備及其在多巴胺檢測中的應用54-73
• 2.1 引言54-56
• 2.2 實驗內(nèi)容56-58
• 2.2.1 實驗試劑56
• 2.2.2 實驗儀器56-57
• 2.2.3 石墨烯及金空心納米粒子-石墨烯復合材料的制備57-58
• 2.2.4 修飾電極的制備58
• 2.3 結(jié)果與討論58-67
• 2.3.1 石墨烯及金空心納米粒子-石墨烯復合材料的表征58-60
• 2.3.2 DA在修飾電極上的電化學行為60-61
• 2.3.3 溶液pH對DA電化學行為的影響61-62
• 2.3.4 掃描速度對DA電化學行為的影響62-64
• 2.3.5 安培法檢測DA64-65
• 2.3.6 干擾的研究65-66
• 2.3.7 HAu-G/GCE的重復性和穩(wěn)定性66
• 2.3.8 實際樣品中DA的測定66-67
• 2.4 本章小結(jié)67
• 參考文獻67-73
• 第三章 電化學還原法制備的石墨烯在電化學傳感器中的應用73-103
• 3.1 聚4-氨基苯甲酸/石墨烯復合膜用于對乙酰氨基酚的電化學檢測74-88
• 3.1.1 引言74-75
• 3.1.2 實驗部分75-76
• 3.1.2.1 實驗試劑與儀器75-76
• 3.1.2.2 聚4-氨基苯甲酸/石墨烯修飾電極的制備76
• 3.1.2.3 實際樣品的制備76
• 3.1.3 結(jié)果與討論76-88
• 3.1.3.1 電化學聚合4-ABA的循環(huán)伏安圖76-77
• 3.1.3.2 修飾電極的表征77-80
• 3.1.3.3 對乙酰氨基酚在修飾電極上的電化學行為80-82
• 3.1.3.4 pH和掃描速度的影響82-85
• 3.1.3.5 伏安法測定對乙酰氨基酚85-86
• 3.1.3.6 對乙酰氨基酚和多巴胺的同時測定86-87
• 3.1.3.7 修飾電極的重復性和穩(wěn)定性87
• 3.1.3.8 藥片制劑中對乙酰氨基酚的測定87-88
• 3.1.4 結(jié)論88
• 3.2 對硝基酚在石墨烯修飾電極上的電化學行為及其檢測88-96
• 3.2.1 引言88-90
• 3.2.2 實驗部分90
• 3.2.2.1 實驗試劑90
• 3.2.2.2 石墨烯修飾電極的制備90
• 3.2.3 結(jié)果與討論90-96
• 3.2.3.1 p-NP的電化學行為90-92
• 3.2.3.2 p-NP在不同修飾電極上的電化學行為92-93
• 3.2.3.3 實驗條件的優(yōu)化93-94
• 3.2.3.4 p-NP的測定94-96
• 3.2.4 結(jié)論96
• 參考文獻96-103
• 第四章 石墨烯/碳納米管復合材料修飾電極對叔丁基對苯二酚的靈敏檢測103-117
• 4.1 引言103-105
• 4.2 實驗部分105-106
• 4.2.1 實驗試劑與儀器105
• 4.2.2 石墨烯-碳納米管復合材料的制備105
• 4.2.3 修飾電極的制備105-106
• 4.3 結(jié)果與討論106-113
• 4.3.1 電極材料的表征106-107
• 4.3.2 TBHQ在修飾電極上的電化學行為107-108
• 4.3.3 pH和掃描速度對TBHQ電化學氧化的影響108-110
• 4.3.4 實驗條件的優(yōu)化110-111
• 4.3.5 TBHQ的安培檢測111-112
• 4.3.6 在實際樣品中的應用112-113
• 4.4 本章小結(jié)113-114
• 參考文獻114-117
• 本文的主要結(jié)論及創(chuàng)新點117-119
• 致謝119-120
• 攻讀博士學位期間已發(fā)表的論文120-121
• 附件121-135
• 學位論文評閱及答辯倩況表135

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7 劉振平;納米材料電化學傳感器的研制及其中藥分析中的應用[D];廣東藥學院;2015年

8 徐輝;納米材料修飾電極對藥物分子的催化及分析應用[D];河南大學;2009年

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