石墨烯复合材料的改性及其在电化学生物传感器中的应用

发布时间：2017-09-15 14:15

  本文关键词：石墨烯复合材料的改性及其在电化学生物传感器中的应用

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【摘要】：本文用天然鳞片石墨采用Hummers方法制备了氧化石墨烯(GO),进一步将GO还原为石墨烯(Gr),将Gr分别组装在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)膜中,并将肌红蛋白(Mb)组装在该复合膜上,制备出新型电化学生物传感器Mb-Gr-CTAB和Mb-Gr-DTAB复合膜修饰电极。对制得的Mb-Gr-CTAB复合膜修饰电极采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FI-IR)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、循环伏安法(CV)、计时安培法、电化学交流阻抗法、方波伏安(SWV)等方法分别进行了表征。FI-IR表明GO成功合成并且成功的还原为Gr。扫描电子显微镜图像表明Mb已经组装在Gr-CTAB复合膜上并且与该Gr和CTAB发生相互作用改变复合膜的表面形貌。UV-vis实验结果表明在一定pH值范围内Mb在复合膜中保持其的生物活性。CV实验结果表明Mb-Gr-CTAB复合膜修饰电极在-0.31V出现了一对几乎对称且可逆的氧化还原特征峰。方波伏安法进行非线性拟合获得氧化还原的式电势(Eo?)和电子传递速率常数(ks)等电化学动力学的参数。复合膜修饰电极对O2、H2O2、NaNO2和三氯乙酸(TCA)表现出良好的电催化性能,表现出较好的线性范围和较低的检测限,能够对多种底物浓度进行定性和定量的检测。同时我们研究了Mb-Gr-DTAB复合膜修饰电极的电化学性质,通过DTAB和Gr的加入,显著提高了复合膜修饰电极的电化学性质,并对不同的底物进行电化学催化检测,表现出较好的稳定性和电催化性能。同时研究了不同碳链长度的表面活性剂对Mb电化学性质的影响。实验结果表明,Mb在制备的酶电化学生物传感器Mb-Gr-CTAB和Mb-Gr-DTAB复合膜修饰电极表现了良好的直接电化学性质,这对其在电催化性能方面和电子转移的应用提供了理论支持。表面改性的石墨烯材料制备电化学传感器为第三代生物传感器的制备方面提供了新的平台。
【关键词】：石墨烯 表面活性剂 肌红蛋白 电化学催化 电化学生物传感器
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;O657.1
【目录】：

• 摘要2-3
• abstract3-6
• 引言6-7
• 第一章 文献综述7-21
• 1.1 生物传感器7-13
• 1.1.1 生物传感器的工作原理7-8
• 1.1.2 生物传感器的发展8
• 1.1.3 生物传感器的分类8-11
• 1.1.4 生物传感器的制备11-12
• 1.1.5 生物传感器的应用12-13
• 1.2 氧化还原蛋白质13-15
• 1.3 生物传感材料简介15-17
• 1.3.1 有机导电聚合物材料15
• 1.3.2 溶胶-凝胶材料15
• 1.3.3 石墨烯材料15-17
• 1.4 表面活性剂17-19
• 1.4.1 十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）17-18
• 1.4.2 十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）18
• 1.4.3 表面活性剂在电化学生物传感器中的应用18-19
• 1.5 本论文的立题依据及主要工作19-21
• 第二章 实验仪器及测试方法21-32
• 2.1 实验药品21-22
• 2.2 实验仪器22
• 2.3 测试方法22-32
• 2.3.1 电化学测试22-30
• 2.3.2 扫描电化学显微镜(SEM）30-31
• 2.3.3 紫外-可见吸收光谱（UV-vis）31
• 2.3.4 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）31-32
• 第三章 Mb-Gr-CTAB复合膜修饰电极的制备及性能研究32-53
• 3.1 引言32
• 3.2 实验部分32-34
• 3.2.1 样品制备32-34
• 3.2.2 电化学实验34
• 3.3 实验结果与讨论34-52
• 3.3.1 Mb-Gr-CTAB复合膜的FT-IR表征34-35
• 3.3.2 Mb-Gr-CTAB复合膜的SEM表征35
• 3.3.3 Mb-Gr-CTAB复合膜的UV-vis表征35-36
• 3.3.4 Mb-Gr-CTAB复合膜修饰电极的交流阻抗谱图36-38
• 3.3.5 Mb-Gr-CTAB复合膜修饰电极的循环伏安测试38-40
• 3.3.6 Mb-Gr-CTAB复合膜修饰电极的循环伏安曲线与p H的关系40-42
• 3.3.7 Mb-Gr-CTAB复合膜修饰电极的方波伏安曲线42-43
• 3.3.8 Mb-Gr-CTAB复合膜修饰电极的电催化性能研究43-51
• 3.3.9 Mb-Gr-CTAB复合膜修饰电极的稳定性和重现性51-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 Mb-Gr-DTAB复合膜的制备及性能探究53-66
• 4.1 引言53
• 4.2 实验部分53-54
• 4.2.1 Mb-Gr-CTAB复合膜样品的制备53-54
• 4.2.2 Mb-Gr-DTAB复合膜的测试方法54
• 4.3 结果与讨论54-65
• 4.3.1 Mb-Gr-DTAB复合膜的IR光谱表征54-55
• 4.3.2 Mb-Gr-DTAB复合膜的UV-vis表征55-56
• 4.3.3 Mb-Gr-DTAB复合膜修饰电极的循环伏安曲线56-59
• 4.3.4 Mb-Gr-DTAB复合膜修饰电极的循环伏安曲线与pH的关系59
• 4.3.5 Mb-Gr-DTAB复合膜修饰电极对不同底物的催化作用59-65
• 4.4 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-78
• 攻读学位期间的研究成果78-79
• 致谢79-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：857015