基于石墨烯的电化学传感器用于检测酚类化合物—邻苯二酚、对苯二酚、对乙酰氨基酚和对氨基酚

发布时间：2020-06-09 09:38

【摘要】：邻苯二酚和对苯二酚是重要的化工原料,它们在橡胶制造、防腐杀菌、电镀、摄影、染料等领域具有广泛的应用。但是,邻苯二酚和对苯二酚在环境中难降解,过量使用对环境具有很大的危害,严重威胁着人类的健康。扑热息痛(又名N-乙酰—对氨基苯酚或对乙酰氨基酚)在医药方面具有广泛的应用,它主要用于退烧和缓解由头痛、关节炎、手术和背痛引起的疼痛。但过量使用会导致严重的并发症,如:肝脏、肾脏、血液系统、神经系统的毒副反应。作为对乙酰氨基酚的反应中间体或存储过程中产生的分解产物,4-氨基苯酚具有肾毒性和致畸作用。因此,开发简单、灵敏、准确的用于检测邻苯二酚和对苯二酚、4-氨基苯酚和对乙酰氨基酚的分析方法尤为重要。电化学传感器因具有灵敏、快捷、操作简单等优点而备受研究者的关注,尤其是结合优良性能的纳米材料的电化学传感器的研究是电化学领域的研究热点之一。作为新兴的纳米材料,石墨烯因为独特的结构、优异的化学和物理特性而引起了人们的广泛关注。本文以玻碳电极(GCE)为基底,基于石墨烯复合材料构建了系列性能优良的电化学传感器,可实现邻苯二酚和对苯二酚、4-氨基苯酚和对乙酰氨基酚的同时灵敏检测,并取得满意结果。主要工作如下:1.一步湿化学法合成的金/氢氧化镍/石墨烯复合材料用于检测邻苯二酚的研究一步湿化法合成了以石墨稀为载体的金/氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合材料。通过透射电子显微镜、傅立叶红外光谱和扫描电子显微镜等手段对该复合材料进行了表征。基于该复合材料以玻碳电极为基底构筑了纳米电化学传感器,该传感器对邻苯二酚的氧化还原反应具有良好的电催化作用。实验结果证明,在最佳条件下,邻苯二酚的浓度与其响应电流在0.40~33.80μM的范围内具有良好的线性关系,检测限(S/N=3)为0.13μM。该传感器具有较高的稳定性和重复性,检测结果准确性较高。2.负载Au@Pd的还原型石墨烯修饰玻碳电极用于同时检测邻苯二酚和对苯二酚的研究以聚乙烯吡咯烷酮作为还原剂还原H_2PdCl_4制备的Pd纳米片作为种子,用柠檬酸还原HAuCl_4,通过Au壳在Pd纳米片上的异质外延生长,成功地合成了Au@Pd核壳纳米粒子。为了避免粒子团聚,将Au@Pd纳米粒子负载在还原氧化石墨烯上,成功得到Au@Pd/rGO纳米复合材料,并用扫描电子显微镜对材料进行了表征。进行的电化学实验结果表明,该复合材料对对苯二酚和邻苯二酚的氧化还原反应有较好的电催化效果。线性检测范围分别为0.01~400.00μM和0.10~400.00μM,相应的检测限分别为0.01μM和0.10μM。该方法具有较宽的线性范围和较好的选择性。3.基于钯/还原型石墨烯、金纳米颗粒的电化学传感器用于同时测定对乙酰氨基酚和4-氨基苯酚的研究基于钯/还原型石墨烯纳米复合材料修饰玻碳电极(Pd/rGO/GCE)制备了电化学传感器,并通过电沉积法在其上电沉积金纳米粒子构筑了新型纳米电化学传感器(Au/Pd/rGO/GCE)。采用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜和傅立叶红外光谱等手段对材料进行了表征。电化学实验结果表明,所制备的Au/Pd/rGO纳米复合材料对4-氨基苯酚和对乙酰氨基酚的氧化还原具有良好的电催化活性。在最佳实验条件下,该传感器对对乙酰氨基酚和4-氨基苯酚的线性检测范围分别为1.00~250.00μM和1.00~300.00μM,检测限分别为0.30μM和0.12μM。同时,该传感器具有较低的检测限、较宽的线性范围和较好的选择性,可用于实际药品中对乙酰氨基酚的测定,结果较为准确。
【图文】：

对苯二酚,邻苯二酚,结构式

第一章文献综述酚类化合物简介邻苯二酚和对苯二酚酚（CC）和对苯二酚（HQ）互为同分异构体，结构式如图 1-1相互影响[1]。它们被广泛地用于化妆品、染料、农药、医药等领对苯二酚在环境中难降解，是环境污水的来源之一，会间接对人体被认定为环境污染物[3-4]。

对氨基酚,对乙酰氨基酚,结构式,酚类化合物

图 1-2 对乙酰氨基酚和对氨基酚的结构式Fig.1-2 Structural formula of acetaminophen and p-aminophenol综上所述，虽然酚类化合物在化工生产和医药中有广泛的应用，，但是过量使用物体系造成一定的危害。因此，对酚类化合物的灵敏检测尤其重要。目前，用于检测酚类化合物的方法有很多，例如：色谱法[10-13]、分光光度法[14色法[16]、紫外光谱法[17]、化学发光法[18-19]、荧光法[20]、电化学[21-22]等方法。其谱法、荧光法、分光光度法、紫外光谱法等方法不仅操作繁琐、价格昂贵，而且耗电化学法因为灵敏度高、选择性好等优点在众多方法中脱颖而出，受到研究者们关注。1.2 电化学传感器1.2.1 电化学传感器简介
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.1;TP212

【参考文献】