石墨烯基模拟酶的制备及其电化学传感应用探索

发布时间：2021-09-25 11:05

　　石墨烯基金属纳米颗粒复合材料具有优良的电催化性能,可以作为电极修饰材料。石墨烯作为催化剂载体,可以提高金属纳米粒子等活性物质的分散性并有利于提高电子的传输速率,从而提高其对反应底物的催化活性。利用石墨烯和金属纳米材料之间的协同作用,开发和构建新型高灵敏度、高选择性的模拟酶生物传感器已成为石墨烯应用的一个重要方面。本文从石墨烯基纳米复合材料的制备入手,构建了三种基于石墨烯复合材料的电化学生物传感器,通过循环伏安法（CV）和计时电流法（I-t）测试其电化学性能,并对其灵敏度、选择性、稳定性及重现性等模拟酶催化性能分别进行了测试。主要研究内容如下:（1）首先通过溶剂热法和高温煅烧法合成氧化锌-氧化亚钴/rGO（ZnO-CoO/rGO）纳米复合材料,并将其修饰在玻碳电极（GCE）表面。由于石墨烯提供的大比表面积,及石墨烯与金属颗粒之间协同作用,该复合材料具有优异的电催化活性。实验结果表明,通过改变工作电压,ZnO-CoO/rGO既可以作为模拟酶催化葡萄糖的氧化反应,又可以催化过氧化氢（H₂O₂）的还原反应,从而构建性能优异的双功能生物传感器。（2）采... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

氧化石墨还原法制备石墨烯的流程图

天津大学硕士学位论文大提高石墨烯的灵敏度、特异性、载荷能力及生物相容性。这对于综合利用石墨烯的众多优异特性、实现商业化应用具有重要意义。1.2.2.1 氧化石墨烯氧化石墨烯（graphene oxide）是热还原法或化学还原法制备石墨烯的前驱体[44, 54]（图 1-3）。其上存在的含氧官能团导致了电导率方面的缺失，影响氧化石墨烯在电化学领域的应用，然而氧化官能团的存在使得氧化石墨烯在其它应用领域具有潜在的优势[55]。利用化学、热学及电化学方法对氧化石墨烯进行修饰，使得氧化石墨烯的物理化学性质具有可调性。氧化石墨烯的易制备、易改性、易在溶液中分散等优异的性质吸引了广大学者进行基础研究和应用研究。

图 1-4 两种不同构象的石墨烷结构：椅式构象和船式构象。Figure 1-4 Two kinds of structures of graphane: chair-type and boat- typeconformations.1.2.2.3 三维泡沫石墨烯泡沫石墨烯（Graphene Foam）具有蜂窝状三维多孔结构，是一种新型的石墨烯材料，其骨架由石墨片层构成，结构稳定、热导率高、导电性能好、密度小、机械性能和耐酸碱腐蚀性能良好，具有广阔的应用前景[59]。目前泡沫石墨烯主要采用化学气相沉积法（CVD）直接制备，这种自下而上的生长机制有利于保持石墨烯的完整性和整体结构，从而具有更好的机械强度和电学性质。Cheng[60]小组首次提出了以泡沫镍作为模板，制备三维结构的泡沫石墨烯，其原理与 CVD 生长石墨烯一致，同样是利用渗透析出原理在镍骨架上生长具有三维网络结构的石墨烯。其具体制备方法见图 1-5 所示。这种三维网络结构体积密度低、空隙率高、厚度均匀，能够保持优异的电学、力学和热学性质，为石墨烯在导电材料、导热


本文编号：3409612