基于石墨烯的电化学传感器
石墨烯(GR)是一种具有独特二维空间尺寸的纳米材料，具有比表面积大、导电性强、机械强度高、易于功能化和大量制备的特点。本论文制备了氧化石墨烯(GO)、石墨烯/铜对苯二甲酸金属有机框架材料(Cu(tpa)-EGR)、石墨烯/β-环糊精(GR-CD)等GO及石墨烯(GR)复合材料，采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶-红外光谱仪(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)、X-射线衍射仪(XRD)对这些材料的结构及性能进行了表征。将这些材料修饰在玻碳电极(GCE)表面，分别用于检测木犀草素、多巴胺(DA)、对乙酰氨基酚(ACOP)和Pb2+，构建了多种高灵敏度、高选择性的电化学传感器。主要的研究内容有: (1)利用共价法将GO纳米材料固定在GCE表面，命名为GO/GCE;采用直接电化学还原方法将GO还原为石墨烯(EGR)，得到EGR/GCE。以[Fe(CN)6]3-/4-为探针，采用循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)对GO/GCE、EGR/GCE进行电化学表征，结果表明EGR/GCE不仅具有极大的表面积还具有良好的导电性。将EGR/GCE用于木犀草素的直接电化学检测，结果表明木犀草素在EGR/GCE上有一对良好的氧化还原峰。通过pH影响实验、扫速实验考察了木犀草素的电化学反应机理。在最佳条件下，木犀草素在1.0×10-8mol/L～1.0×10-6mol/L和2.0×10-6mol/L～1.0×10-5mol/L两个浓度区间内，其峰电流值与其浓度呈良好的线性关系。根据S/N=3，计算出其检出限为4.6×10-9mol/L。 (2)通过超声混合，合成了Cu(tpa)-GO新型复合材料，该复合材料在水溶液中具有很好的分散性和稳定性。采用SEM、UV-vis、FT-IR、XRD方法对复合材料进行表征并推测了两者的结合机理。将该复合材料修饰在GCE表面，得到Cu(tpa)-GO/GCE修饰电极，采用电化学还原方法将复合材料中的GO还原为石墨烯(Cu(tpa)-EGR/GCE），考察了修饰电极的电化学性能。将修饰电极用于对乙酰氨基酚(ACOP)和多巴胺(DA)的同时检测。结果表明，这两种小分子在该修饰电极上具有较单独的EGR或Cu(tpa)修饰电极更好的电化学信号和峰形。在最佳条件下，对ACOP和DA进行了检测，结果表明，ACOP和DA分别在1×10-6mol/L～1×10-4mol/L和1×10-6mol/L～5×10-5mol/L范围内，其浓度与其峰电流值呈良好的线性关系。根据S/N=3，计算出二者的检出限分别为3.6×10-7mol/L和2.1×10-7mol/L。 (3)通过一锅还原法制备了GR-CD（石墨烯-环糊精）复合材料，采用SEM、TEM、FT-IR方法对复合材料进行了表征。将此复合材料修饰在GCE表面，得到GR-CD/GCE，利用吸附溶出伏安法检测痕量Pb2+离子。研究结果表明:GR-CD/GCE对Pb2+具有极好的选择性和较高的灵敏度。在最优的条件下，将GR-CD/GCE用于定量检测Pb2+，Pb2+浓度在1×10-9mol/L～1×10-7mol/L范围内与其氧化峰电流值呈良好的线性关系，线性相关系数为0.9935。根据S/N=3，计算出其检出限为5.01×10-10mol/L。该修饰电极操作简单且有较好的灵敏度和选择性。
氧化石墨烯;铜对苯二甲酸金属有机框架;电化学传感器;玻碳电极;反应机理
闽南师范大学
硕士
分析化学
高飞;汪庆祥
2014
中文
O657.1;TP212.2
83
2014-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）