石墨烯基复合材料的制备及其无酶葡萄糖传感器的构建

发布时间：2018-03-18 22:29

  本文选题：石墨烯　切入点：葡萄糖无酶传感器　出处：《东华理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：石墨烯是一种sp2杂化碳相互连接而成的片状二维晶体,形似蜂巢且厚度为0.142nm。超大的比表面积赋予其各种优良的电、热、光和力学性能,是承载各种催化剂不可多得的载体。所以近几年,石墨烯及其复合材料受到了广泛的关注。在当今社会,糖尿病是第三大危险疾病,仅次于癌症和心血管病,是世界性的多发病和常见病。所以精确迅速地测定血液中葡萄糖的含量将会对于初期诊断和治疗糖尿病具有非凡的意义。葡萄糖传感器分为有酶传感和无酶传感,前者由于葡萄糖氧化酶本身的易受外界因素影响难以长期存储,而葡萄糖无酶传感器则表现出良好的电催化活性。总体来看,具有线性范围广,检测限低,灵敏度高,选择性好的优点,还具备良好的可重现性以及长期稳定性。所以葡萄糖无酶传感的探索研究受到普遍的关注。本论文主要内容可概括为以下四方面的工作:1.以溶剂热法制备氧化镍纳米粒子原位修饰热溶剂还原石墨烯复合材料(Ni O@SRG)。该溶剂热方法操作简易,能得到粒径均匀且分散性好的氧化镍纳米颗粒。此外,在碱性介质中,用Ni O@SRG复合材料修饰玻碳电极(GCE)构建传感器对葡萄糖进行检测。结果表明:该电极材料表现出更良好的非酶催化反应作用,检测限为1.15μM(S/N=3)。另外,该传感器具有以下优点如:成本低,易于制备选择性好,灵敏度高,具有良好的稳定性和重现性高。2.通过一个简单的化学还原方法,在低温条件下用柠檬酸钠作为还原剂和稳定剂来制备石墨烯-氧化亚铜纳米复合材料(Cu2O@CRG),通过原子力显微镜(AFM),透射电镜(TEM),光电能谱(EDX)和X-射线衍射谱(XRD)来表征其表面形貌和内部微结构,结果表明用柠檬酸钠作还原剂和稳定剂能够获得分散性高且尺寸均匀的Cu2O纳米颗粒。用Cu2O@CRG复合材料修饰电极在碱性溶液中对葡萄糖催化氧化,实验结果表明:该复合材料对葡萄糖呈现出良好的电化学催化活性。其电催化活性明显高于石墨烯和Cu2O纳米颗粒。而且实现了对葡萄糖的无酶传感。3.通过化学还原的方法制备了石墨烯负载铂纳米颗粒复合材料(Pt@G)和氮掺杂石墨烯负载铂纳米颗粒复合材料(Pt@NG)。采用TEM、XRD、AFM等对所制备的Pt@G和Pt@NG进行了结构与形貌的表征。结果表明:制备的Pt@G和Pt@NG中铂纳米颗粒均匀地分散在石墨烯和氮掺杂石墨烯表面且粒径均一。电化学实验表明:在碱性条件下,Pt@NG修饰的电极对葡萄糖的催化效果较好,而且对葡萄糖的检测结果显示出良好的线性关系,检测灵敏度较高。K2HPO4、Na Cl、KH2PO4、柠檬酸钠、DA和AA等干扰物对葡萄糖检测影响很小。4.本章提出了合成石墨烯-氧化铋复合材料(Bi2O3@G)的方法,采用扫描电镜(SEM)、TEM和AFM等方法对Bi2O3@G复合材料的结构和形貌进行了表征,结果表明:Bi2O3纳米颗粒在石墨烯表面分布比较均匀。电化学实验表明,Bi2O3@G修饰电极对葡萄糖的氧化效果优于石墨烯本身,氧化峰电流和峰电位都随着扫描速度的增大而增强,且氧化峰电流与扫描速率的平方根呈良好的线性相关,该氧化过程是扩散控制。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB33;TP212

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本文编号：1631584