多元碳基复合纳米材料化学修饰电极的制备及应用

发布时间：2020-10-12 03:29

　　 化学修饰电极的理论及实践研究一直是电化学、电分析化学领域研究的主要内容。而碳基纳米材料如碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维等以其独特的物理化学性质一直是电化学传感领域广泛关注电极修饰材料。近年来,为了进一步拓展和丰富此类材料在电化学传感领域的应用,多元碳基复合纳米材料,如石墨烯-碳纳米管、碳基纳米材料-金属纳米粒子、碳基纳米材料-有机聚合物等复合材料修饰电极的制备及应用已成为该领域研究的热点。与单一的碳基纳米材料相比,多元碳基复合纳米材料结合了多种纳米材料的优点,能大幅度改善修饰电极的分析性能,使其具有更低的检出限、更宽的线性范围及高的灵敏度。基于此,本文实验中我们分别采用原位化学还原法、滴涂法及逐层电化学沉积技术制备了金纳米粒子-还原氧化石墨烯-多壁碳纳米管、纳米氧化铜-还原氧化石墨烯-多壁碳纳米管、氢氧化钴-还原氧化石墨烯-过氧化聚吡咯等多元碳基复合纳米材料修饰电极,并研究了这些电极在电化学检测双酚A、L-酪氨酸及过氧化氢等物质中的应用。本论文主要内容如下:1.通过化学还原法结合电化学方法制备了金纳米粒子-还原氧化石墨烯-多壁碳纳米管(AuNPs-RGO-MWCNTs/GCE)修饰电极。在详细研究电极的制备条件的基础上,研究了其电化学性质及对双酚A的电催化活性。结果表明,石墨烯和碳纳米管复合材料独特的网状结构有利于得到粒径小、分散性好、催化活性高的Au纳米粒子,提高了电极对双酚A的电催化活性。采用差分脉冲伏安法(DPV)检测双酚A的线性范围为5.0×10-9~1×10-6 mol?L-1,检出限为5×10-10 mol?L-1,灵敏度为2.915μΑ?mM-1。该电极具有检出限低、线性范围宽、重现性好及制备简单等特点。2.先采用化学还原法制备了还原氧化石墨烯-多壁碳纳米管复合材料,然后采用滴涂法将其修饰到基础电极表面,最后通过电化学技术向其表面引入了纳米氧化铜,制得CuO-RGO-MWCNTs复合材料修饰的玻碳电极。在研究制备条件影响的基础上,研究了其电化学性质及其对过氧化氢的电催化活性。结果表明,两种碳基纳米复合材料的引入,改善了氧化铜粒子的分散性及电催化活性。在优化条件下,安培法检测过氧化氢的线性范围达5.0×10-6~1.4×10-2 mol·L-1,检出限为1.3×10-7 mol·L-1,灵敏度为61.01μΑ·mM-1。与已报道的基于铜基纳米材料的过氧化氢电化学传感器相比,该电极具有检出限低、灵敏度高、线性范围宽及受溶解氧的影响小等特点。3.采用滴涂法结合电化学方法制备了CuO-RGO-MWCNTs三元复合材料修饰的玻碳电极,研究了L-酪氨酸(L-Tyr)在该电极上的电化学行为。结果表明,在纳米氧化铜、还原氧化石墨烯和碳纳米管的协同作用下,该电极对L-Tyr的电氧化过程表现出强的电化学活性。在优化条件下,安培法检测L-Tyr的线性范围为2.0×10-8~1.8×10-4 mol/L,检出限为5.0×10-9 mol/L(S/N=3)。利用该电极安培法检测了氨基酸注射液(18 AA)中L-Tyr的的含量。与已报道的用于检测L-Tyr的修饰电极相比,该电极具有检出限低、线性范围宽及选择性好等优点。4.先以氧化石墨烯为掺杂剂,通过电化学技术制备了氧化石墨烯-过氧化聚吡咯复合膜修饰电极,然后采用循环伏安法向该电极表面沉积了亚铁氰化钴(CoHCF),最后在碱性条件下将CoHCF电化学衍生成氢氧化钴(Co(OH)2),制得氢氧化钴-还原氧化石墨烯-过氧化聚吡咯三元复合材料修饰电极(Co(OH)2/RGO/OPpy/CCE)。研究了其电化学性质及其对过氧化氢的电催化氧化活性。结果表明,在氧化石墨烯-过氧化聚吡咯复合膜上电化学制备的Co(OH)2粒子具有好的分散性及高的电氧化活性。在pH 9.0的B-R缓冲溶液中,安培法检测过氧化氢的线性范围为2.0×10-7~4.9×10-4 mol?L-1,检出限为7.0×10-8mol?L-1(3sb,n=11),灵敏度为163μA?(m mol?L-1)-1。
【学位单位】：延安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：O657.1;TB33
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    § 1.1 化学修饰电极
    § 1.2 碳纳米材料在电化学传感中的应用
    § 1.3 碳基复合纳米材料在电化学传感中的应用
    § 1.4 选题目的与意义
第二章 金纳米粒子-还原氧化石墨烯-多壁碳纳米管复合膜修饰电极的制备及应用
    § 2.1 引言
    § 2.2 实验部分
    § 2.3 结果与讨论
    § 2.4 结论
第三章 氧化铜/还原氧化石墨烯/碳纳米管三元复合材料修饰电极的制备及应用
    § 3.1 引言
    § 3.2 实验部分
    § 3.3 结果与讨论
    § 3.4 结论
第四章 氧化铜/还原氧化石墨烯/碳纳米管复合膜修饰电极检测L - 酪氨酸
    § 4.1 引言
    § 4.2 实验部分
    § 4.3 结果与讨论
    § 4.4 结论
第五章 氢氧化钴-还原氧化石墨烯-过氧化聚吡咯复合膜修饰电极非酶检测过氧化氢
    § 5.1 引言
    § 5.2 实验部分
    § 5.3 结果与讨论
    § 5.4 结论
全文总结
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间参与科研项目与论文完成情况

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本文编号：2837570