基于碳纳米复合材料的电化学传感器的研究

发布时间：2017-10-24 20:07

  本文关键词：基于碳纳米复合材料的电化学传感器的研究

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【摘要】：碳纳米材料具有良好的导电性和较大的比表面积,能够有效改善电极表面微结构,提高传感器的选择性和灵敏度,因此在电化学传感器领域获得了广泛的应用。碳纳米复合材料是碳纳米材料和其他材料通过物理或化学的方法结合形成的,集成了各组分的特殊性质且具有协同效应的一类复合材料。设计制备了三种碳纳米复合材料,将其用于构建电化学传感器,并研究了其对于生物小分子的电催化性能。开展的主要工作如下：(1)通过电聚合法制备了聚甘氨酸/壁碳纳米角修饰电极,并用于对多巴胺(DA)和对乙酰氨基酚(AC)的同时测定。通过聚甘氨酸和单壁碳纳米角之间良好的协同效应,该传感器对DA和AC表现出了良好的电催化作用。氧化峰电流和DA.AC的浓度呈线性关系,DA的线性范围为2.0×10~(6)～2.0×10~(-4) mol L~(-1),检出限为3.5×10~(-7)mol L~(-1) (S/N =3),AC的线性范围为4.0×10~(-5)～1.2×10~(-3)molL~(-1),检出限为2.3×10~(6) molL~(-1)(S/N=3)。抗坏血酸(AA)对DA和AC的测定无干扰。(2)通过电聚合法制备了磷钼酸/壁碳纳米角修饰电极,采用循环伏安法、交流阻抗法等电化学方法表征所制备电极的性能。研究表明,该传感器对亚硝酸根(N02-)表现出了良好的电催化作用,在1.0×10~(-5)～ 1.9×10~(-3)mol L~(-1)的范围内,电流与浓度呈现良好的线性关系,检出限为1.1×10~(6)mol L~(-1) (S/N=3)。该传感器具有良好的选择性,对AA、尿酸(UA)和DA无响应。(3)通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),然后在三聚氰胺存在的条件下一步水热法制备氮掺杂石墨烯气凝胶(NGAs)。将NGAs修饰于电极表面,用于固定聚2-氨基吡啶(PAP)。NGAs/PAP修饰电极对H202表现出了良好的电催化性能,在1.0×10~(-5)～2.2×10~(-3)mol L~(-1)的范围内,电流与浓度呈现良好的线性关系,检出限为9.0×10~(-7)mol L~(-1) (S/N=3)。AA、UA、DA等物质对H202的测定无干扰,该传感器具有良好的选择性。
【关键词】：电化学生物传感器 修饰电极 碳纳米材料 复合材料 电催化
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1;TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 电化学传感器简介10
• 1.2 电化学传感器的分类10-13
• 1.2.1 电位型电化学传感器10-11
• 1.2.2 电容型电化学传感器11
• 1.2.3 电导型电化学传感器11-12
• 1.2.4 电流型电化学传感器12-13
• 1.3 电化学传感器的应用领域13-14
• 1.3.1 环境检测13
• 1.3.2 食品检测13-14
• 1.3.3 生物医学检测14
• 1.4 电化学传感器电极材料的研究现状14-19
• 1.4.1 金属及其化合物15
• 1.4.2 聚合物15-16
• 1.4.3 碳材料16-19
• 1.5 论文研究意义19
• 1.6 论文研究内容19-20
• 1.7 论文创新点20-21
• 2 实验方法21-28
• 2.1 主要试剂与仪器21-22
• 2.1.1 主要实验试剂21-22
• 2.1.2 主要实验仪器22
• 2.2 材料表征22-23
• 2.2.1 扫描电子显微分析22-23
• 2.2.2 透射电子显微分析23
• 2.2.3 X射线光电子能谱分析23
• 2.3 修饰电极的制备与电化学性能测试23-28
• 2.3.1 修饰电极的制备23-24
• 2.3.2 电化学性能测试24-28
• 3 聚甘氨酸/单壁碳纳米角修饰电极的制备及其对对乙酰氨基酚和多巴胺的电催化行为研究28-44
• 3.1 前言28-29
• 3.2 实验部分29-31
• 3.2.1 电极材料的制备29-30
• 3.2.2 电极材料的表征30
• 3.2.3 修饰电极的制备30
• 3.2.4 修饰电极的表征30-31
• 3.3 结果与讨论31-42
• 3.3.1 SWCNHs的形貌分析31-32
• 3.3.2 电聚合及扫描圈数的影响32-34
• 3.3.3 修饰电极在铁氰化钾溶液中的电化学行为34-36
• 3.3.4 DA和AC在修饰电极上的电化学行为36-38
• 3.3.5 pH对DA和AC电化学行为的影响38-40
• 3.3.6 DA和AC的定量测定40-41
• 3.3.7 修饰电极的抗干扰性研究41-42
• 3.3.8 修饰电极的稳定性和重现性研究42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 磷钼酸/单壁碳纳米角修饰电极的制备及其对亚硝酸根的电催化行为研究44-53
• 4.1 前言44-45
• 4.2 实验部分45-46
• 4.2.1 电极材料的制备45
• 4.2.2 电极材料的表征45
• 4.2.3 修饰电极的制备45
• 4.2.4 修饰电极的表征45-46
• 4.3 结果与讨论46-52
• 4.3.1 SWCNHs的形貌分析46
• 4.3.2 电聚合PMo_(12)46-47
• 4.3.3 修饰电极在铁氰化钾溶液中的电化学行为47-48
• 4.3.4 扫描速率的影响48-49
• 4.3.5 NO_2~-在修饰电极上的电化学行为49-51
• 4.3.6 NO_2~-的定量测定51-52
• 4.3.7 修饰电极的稳定性和抗干扰性能力研究52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 聚2-氨基吡啶/氮掺杂石墨烯气凝胶修饰电极的制备及其对双氧水的电催化行为研究53-65
• 5.1 前言53-54
• 5.2 实验部分54-56
• 5.2.1 电极材料的制备54-55
• 5.2.2 电极材料的表征55
• 5.2.3 修饰电极的制备55-56
• 5.2.4 修饰电极的表征56
• 5.3 结果与讨论56-64
• 5.3.1 NGAs的形貌分析56-57
• 5.3.2 NGAs的XPS分析57-58
• 5.3.3 电聚合2-AP58-59
• 5.3.4 修饰电极在铁氰化钾溶液中的电化学行为59-61
• 5.3.5 H_2O_2在修饰电极上的电化学行为61-62
• 5.3.6 H_2O_2的定量测定62-63
• 5.3.7 修饰电极的稳定性和抗干扰性能力研究63-64
• 5.4 本章小结64-65
• 结论65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-80
• 攻读硕士学位期间的论文发表情况及所获奖励80-81

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本文编号：1090312