基于石墨烯纳米复合材料的电化学传感研究

发布时间：2017-03-31 07:24

  本文关键词：基于石墨烯纳米复合材料的电化学传感研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文基于石墨烯纳米复合材料制备了几种电化学传感器,包括制备新型石墨烯-碳纳米管-Au纳米复合材料并应用于检测葡萄糖的电化学传感器,制备新型掺氮石墨烯-Au@Ag纳米复合材料并应用于检测抗癌药物盐酸柔红霉素(DNR)的电化学传感器和制备新型掺氮石墨烯-AgAu纳米复合材料并应用于检测Cu2+的电化学传感器。利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、XPS谱图、XRD谱图、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段,对产物的结构、形貌和尺寸等进行了表征。并用电化学技术对分子检测应用做了研究。主要内容概述如下：1.石墨烯-碳纳米管-Au纳米复合材料的一步法制备及其在无酶葡萄糖传感中的应用发现一种简单的、基于蛋白质的、一步法,在3维(3 D)多孔还原石墨烯-单壁碳纳米管复合材料上生长纳米金(例如,rGO-SWCNT-Au)。在这个制备过程中,GO作为分散剂分散SWCNT,得到的GO-SWCNT纳米复合材料作为原位生长纳米金的支持材料。BSA作为还原剂和稳定剂既用于还原GO和HAuCl4又用于稳定得到的rGO-SWCNT和纳米Au(AuNPs)。复合材料的形貌和微观结构表明同时还原了GO和HAuCl4并在制备的rGO-SWCNT表面上成功地生成了AuNPs。而且电化学实验证明,制备的rGO-SWCNT-Au纳米复合材料可以电催化氧化葡萄糖,葡萄糖的线性范围为0.00001-80 mM,检出限为2.2 nM(S/N=3)。2.掺氮石墨烯-Au@Ag纳米复合材料的制备及其在检测盐酸柔红霉素中的应用采用水热法制备了掺氮石墨烯-Au纳米复合材料,然后使用环境友好型还原剂AA制得了掺氮石墨烯-Au@Ag纳米复合材料。对其进行了TEM、XPS和XRD表征。而且,该纳米复合材料对抗癌药物盐酸柔红霉素(DNR)响应良好。对DNR的检测线性范围从0.01μg mL-1到15μgmL-1,线性方程为Ipc (μA)=4.84+ 6.794c (μg mL-1) (R=0.994),检出限为3n mL-1(SN=3)。对实际血清样进行检测,结果令人满意。该分析方法不仅具有很高的灵敏度,也有望用于生物体液中DNR的检测。3.掺氮石墨烯-AgAu纳米复合材料的制备及其在超灵敏检测Cu2+中的应用利用Ag+与GO中含氧官能团的相互作用,在加热超声的条件下制备了GO-Ag纳米复合材料而不需要加入任何还原剂。然后采用水热法制备了掺氮石墨烯-AgAu纳米复合材料。对其进行了TEM、XPS和XRD表征。并根据Cu2+可以催化L-半胱氨酸生成胱氨酸,建立了检测Cu2+的电化学传感器。Cu2+的线性范围从1nM到1×106 nM,线性方程为IPa (μA)=0.7055+0.015c (nM) (R=0.998),检出限为0.3nM(S/N=3)。进一步的实际水样检测实验证明此方法的实用性。
【关键词】：石墨烯 单壁碳纳米管 BSA 纳米Au 纳米Ag (NH_4)_2CO_3 掺氮
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 引言15-16
• 1 绪论16-28
• 1.1 石墨烯及石墨烯复合材料的制备16-21
• 1.1.1 自上而下制备法17-19
• 1.1.2 自下而上制备法19-21
• 1.2 石墨烯及石墨烯复合材料的电化学性质21-23
• 1.2.1 石墨烯和异相电子传递21-22
• 1.2.2 石墨烯固有的电化学性质22
• 1.2.3 掺杂剂和杂质对石墨烯电化学性质的影响22-23
• 1.3 石墨烯复合材料在电化学传感中的应用23-27
• 1.3.1 基于石墨烯复合材料的伏安和安培传感23-25
• 1.3.2 基于石墨烯复合材料的阻抗传感：用于无标记检测25-26
• 1.3.3 基于石墨烯复合材料的电位传感26-27
• 1.4 本论文研究内容27-28
• 2 石墨烯-碳纳米管-Au纳米复合材料的一步法制备及其在无酶葡萄糖传感中的应用28-41
• 2.1 前言28-29
• 2.2 实验部分29-31
• 2.2.1 主要实验试剂和仪器29-31
• 2.2.2 rGO-SWCNT-Au的制备31
• 2.2.3 基于rGO-SWCNT-Au纳米复合材料传感器的制备31
• 2.2.4 电化学仪器及操作环境31
• 2.3 实验结果与讨论31-40
• 2.3.1 纳米材料表征结构及讨论32-35
• 2.3.2 电化学性能实验结果及讨论35-36
• 2.3.3 不同电极的电化学性能比较36-37
• 2.3.4 无酶伏安法检测葡萄糖37-39
• 2.3.5 电化学检测方法的选择性、重现性、稳定性和贮存能力分析39
• 2.3.6 实际样分析39-40
• 2.4 本章小结40-41
• 3 掺氮石墨烯-Au@Ag纳米复合材料的制备及其在检测盐酸柔红霉素中的应用41-54
• 3.1 前言41-42
• 3.2 实验部分42-44
• 3.2.1 主要实验试剂和仪器42-43
• 3.2.2 NG-Au的制备43
• 3.2.3 NG-Au@Ag的合成43-44
• 3.2.4 基于NG-Au@Ag纳米复合材料传感器的制备44
• 3.2.5 电化学仪器及操作环境44
• 3.3 实验结果与讨论44-53
• 3.3.1 纳米材料表征结构及讨论44-47
• 3.3.2 电化学性能实验结果及讨论47-48
• 3.3.3 实验条件优化48-50
• 3.3.4 线性范围及检出限50-51
• 3.3.5 干扰实验51-52
• 3.3.6 重复性和稳定性52
• 3.3.7 实际样分析52-53
• 3.4 本章小结53-54
• 4 掺氮石墨烯-AgAu纳米复合材料的制备及其在超灵敏检测Cu~(2+)中的应用54-67
• 4.1 前言54-56
• 4.2 实验部分56-58
• 4.2.1 主要实验试剂和仪器56-57
• 4.2.2 NG-AgAu的制备57
• 4.2.3 基于NG-AgAu纳米复合材料传感器的制备57-58
• 4.2.4 电化学检测Cu~(2+)58
• 4.2.5 电化学仪器及操作环境58
• 4.3 实验结果与讨论58-66
• 4.3.1 纳米材料表征结构及讨论58-61
• 4.3.2 传感器的电化学表征61-62
• 4.3.3 实验条件优化62-64
• 4.3.4 线性范围及检出限64
• 4.3.5 干扰实验64-65
• 4.3.6 重复性和稳定性65
• 4.3.7 实际样分析65-66
• 4.4 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-79
• 致谢79-80
• 作者简介及读研期间主要科研成果80

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