基于重氮盐功能化石墨烯电化学传感器研究及其在环境检测中的应用

发布时间：2017-11-07 18:40

  本文关键词：基于重氮盐功能化石墨烯电化学传感器研究及其在环境检测中的应用

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【摘要】：石墨烯作为一种二维sp2杂化的碳材料,因其具有奇特的结构、机械和电子特性,以及丰富的化学官能团,已经成为化学家、物理学家、生物学家、材料学家和工程师们最为关注的纳米材料。近几年来共价和非共价功能化的石墨烯与重氮盐已经引起人们的广泛关注。本文主要围绕基于重氮盐功能化石墨烯的电化学传感器构建,探究其在电化学传感方向的应用。主要内容有如下几个内容:(1)比较玻碳电极(GCE)、石墨烯/玻碳电极(GNP/GCE)、3,5-二氯苯基重氮盐/石墨烯/玻碳电极(Ar-Cl_2/GNP/GCE)的电化学性质,将其分别用于对环境中重金属铅离子的检测。运用X射线光电子能谱,原子力显微镜和电化学技术对修饰电极的表面形貌和性质进行了表征。同裸玻碳电极与石墨烯化学修饰电极相比,Ar-Cl_2/石墨烯/玻碳电极对铅离子有优越的电化学响应。研究结果表明,Ar-Cl_2/石墨烯/玻碳电极在检测阳离子中表现出比玻碳和石墨烯电极更高的灵敏度和更低的检出限。(2)比较玻碳电极、石墨烯/玻碳电极、4-氨基苯基重氮盐(Ar-NH_2)/石墨烯/玻碳电极的电化学性质(Ar-NH_2/GNP/GCE),将其分别用于对环境中亚硝酸根离子和亚硫酸根离子的检测。运用原子力显微镜和电化学技术对修饰电极的表面形貌和性质进行表征。实验结果表明,Ar-NH_2/石墨烯/玻碳电极在对亚硝酸根离子和亚硫酸根的检测上具有优良的性能;对亚硝酸根离子的检测限可达3.3 nmol/L,对亚硫酸根离子的检测限可达到1.66μmol/L。实验结果表明Ar-NH_2/石墨烯/玻碳电极在检测阴离子中表现出比玻碳电极和石墨烯电极更高的灵敏度和更低的检出限。(3)制备石墨烯/玻碳电极(GNP/GCE)、4-氨基苯基重氮盐(Ar-NH_2)/石墨烯/玻碳电极(Ar-NH_2/GNP/GCE)和3,5-二氯苯基重氮盐(Ar-Cl_2)/石墨烯/玻碳电极(Ar-Cl_2/GNP/GCE),比较了三支电极分别在[Ru(NH3)6]2+/3+、[Fe(CN)6]3-/4-溶液中的电化学行为,并用此三支电极对铅离子、亚硝酸根离子、亚硫酸根离子的检测性能进行了比较,证实了可以通过设计石墨烯表面的芳基的正负电荷性来分别测定环境中阴阳离子的目的,即通过石墨烯表面修饰带负电荷(氯基、硝基)类型的芳基来检测环境中重金属阳离子,通过石墨烯表面修饰带正电荷(氨基)类型的芳基来检测环境中阴离子。
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1;TP212.2

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本文编号：1153666