碳质碎片对氧化石黑烯修饰电极电化学性质的影响

发布时间：2020-04-30 01:53

【摘要】：氧化石墨烯是石墨烯的一种衍生物,在其表面含有许多氧化的多环芳烃碎片。对于氧化石墨烯的结构,人们提出了很多不同的模型。最近,有研究认为,通过改进的Hummers方法制得的氧化石墨烯是一种二组分混合物,是由轻微氧化的石墨烯片和高度氧化的小分子量物质组成的。这种小分子量物质被称作碳质碎片,吸附在氧化石墨烯的表面,通过碱洗的方法可以有效地除去。碳质碎片在很大程度上会影响氧化石墨烯的性质,比如电化学性质。本论文主要研究碳质碎片对氧化石墨烯修饰电极电化学性质的影响,主要包含以下内容:(1)我们通过改进的Hummers方法制备氧化石墨烯(a-GO),然后通过碱洗除去表面的碳质碎片(得到b-GO),再分别将a-GO和b-GO进行电化学还原得到a-RGO和b-RGO。由于抗坏血酸(AA)和多巴胺(DA)具有相似的电化学性质,氧化峰会重叠,在未修饰的电极上很难进行鉴别。我们将分别以a-RGO和b-RGO作电极材料,构建电化学传感器,来探究碳质碎片对还原的氧化石墨烯电极同时测定AA和DA的影响。通过研究,我们发现当有碎片存在时,AA和DA可以实现很好的分离,即过电位小,峰电流大,并且具有更好的分析性能。(2)我们分别以a-GO和b-GO为原料,加入氯金酸,以硼氢化钠为还原剂来负载纳米金,得到两种纳米金复合材料(Au/a-GO和Au/b-GO)。然后,以两种材料分别修饰电极,比较它们对过氧化氢的催化效果。实验发现两种材料对过氧化氢均有催化效果,但Au/a-GO复合材料的催化效果要明显优于Au/b-GO。而且Au/a-GO材料中纳米金粒子的尺寸较小,分散均匀,Au/b-GO复合材料中的纳米金粒子却发生了团聚。基于这一点,我们将通过交联法,把葡萄糖氧化酶(GOD)分别固定在两种纳米金复合材料修饰电极的表面(得到GOD/Au/a-GO和GOD/Au/b-GO),然后来比较两种葡萄糖传感器的性能差异。实验发现,GOD/Au/a-GO构建的葡萄糖生物传感器灵敏度更高,检出限更低,稳定性更好。
【图文】：

石墨,结构示意图

石墨样品进行反复的机械剥离，成功合成了仅有 0.34 nm为了目前最薄的二维材料。可以说，石墨烯的发现使得碳墨烯具有独特的物理性质和化学性质，广大科研工作者烯的结构的性质具有各向异性，这也是人们研究的一个兴趣点。石的蜂巢状平面薄膜，结构示意图如图 1-1。石墨烯每个碳会进行 sp2杂化，形成强的共价键，C-C-C 键之间的键角相邻的三个碳原子重叠形成 π 轨道，称为价带，空的 π*四分之三的价电子形成 σ 键，，剩余四分之一的电子与相邻，每个碳原子的 π 轨道会提供 π 电子来形成离域的 π 电子学键，面外作用力也极其微弱。面外作用力包括电荷和热性和导热性比面内同类物质低 1000 倍[2]。石墨烯中大面积的热稳定性，机械性能和电子特性，吸引了越来越多的研

场效应晶体管,气体传感器,石墨,纳米带

以合成能带宽度小于 10 nm 的石墨烯纳米带[43]，合成方含有共轭 π 体系的有机聚合物）中进行超声。当纳米带（带场效应晶体管的能带约 0.4 eV，Ion/Ioff比值达到 107[3]氧化法[44]，将碳纳米管“解开”来合成石墨烯纳米带是的热门方法。烯材料场效应晶体管可以用来探测气体分子，因为石墨烯表面积等发生变化[45-47]。工作原理是气体分子首先会吸附置与石墨烯之间建立起电子的转移过程，图 1-2 是装置示气）时，可以记录不同时间的相对栅电压的源极-栅极电背栅约 0 V，气体暴露 5 分钟后，狄拉克点约-20 V，然后表明了吸附在石墨烯表面的氨气分子已经通过 N-掺杂的料中。根据电子转移速率和狄拉克点的移动，发现在 30 分子浓度约 8×1013 cm-2。最近研究表明，在石墨烯表面体，而 H2O 和 NO2可以作为受体[44,48]。而且，还原的氧料，可以用于检测化学战剂和炸药，灵敏度能达到十亿分
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.1

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