石墨烯修饰的碳纤维微电极的制备及其在电化学传感器中的应用

发布时间：2017-07-03 18:13

  本文关键词：石墨烯修饰的碳纤维微电极的制备及其在电化学传感器中的应用

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【摘要】：石墨烯以其优异的导电性、超大的比表面积、良好的生物相容性而在电化学领域有着广泛的应用。将石墨烯引入到碳纤维表面而制成石墨烯修饰的微电极不但可以增大电极的比表面积，而且可以利用石墨烯自身的电催化性质，从而改善微电极的电化学性能。同时，为了证明这个微电极作为制备电化学传感器的基底的普适性，在其上再修饰其他材料来制成基于微电极的电化学传感器的研究也是很有意义的。基于以上观点，本文共分为两个部分。 1．通过电沉积的方法在碳纤维表面修饰一层石墨烯膜，通过改变沉积时间可以控制石墨烯的修饰量，并研究了制备过程中石墨烯层的结构变化。然后将制备的石墨烯修饰的碳纤维（GCF）制成石墨烯修饰的碳纤维微电极（GCFME），研究发现其对多巴胺氧化有良好的电催化效应，随后利用微分脉冲伏安法对多巴胺（DA）进行检测，在当DA浓度在1.0μM~100.0μM之间，，DA的氧化峰电流与DA的浓度呈线性关系，检测灵敏度为0.81nAμM-1，检测限为0.5μM。 2．利用浸泡法在GCF上引入血红蛋白（Hb）分子，制成Hb/GCFME电化学传感器。Hb在GCFME上保持良好的生物活性以及对底物H2O2的电催化性质。我们利用计时电流法对H2O2进行检测。当H2O2的浓度在8.0~214.0μM之间，还原电流与H2O2的浓度呈线性关系，检测限为2.0μM，表观Michaelis-Menten常数Kmapp为0.08mM。随后我们又在GCF上成功引入酶、复盐、导电高分子、金属纳米粒子等不同类型的材料，这些材料在GCFME上均能表现出自身的电化学活性，说明GCF可以像玻碳电极一样作为一个普遍适用的基底，应用于微型电化学传感器的制备中。
【关键词】：碳纤维 电沉积 石墨烯 微电极 电化学传感器
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O613.71;TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 石墨烯10-14
• 1.1.1 石墨烯简介10
• 1.1.2 氧化石墨烯10-11
• 1.1.3 化学还原法制备石墨烯11-12
• 1.1.4 电化学还原法制备石墨烯12-14
• 1.2 微电极14-15
• 1.2.1 微电极概述14-15
• 1.2.2 碳纤维微电极15
• 1.3 研究课题的提出及意义15-17
• 第二章 石墨烯修饰的碳纤维微电极的制备及对多巴胺的电化学响应17-32
• 2.1 引言17-18
• 2.2 实验部分18-20
• 2.2.1 试剂与仪器18
• 2.2.2 氧化石墨烯的制备18-19
• 2.2.3 石墨烯修饰的微电级的制备19-20
• 2.3 结果与讨论20-31
• 2.3.1 制备条件对碳纤维上修饰的石墨烯层的影响20-23
• 2.3.2 石墨烯修饰碳纤维的表征23-25
• 2.3.3 石墨烯修饰的碳纤维微电极的电化学响应25-27
• 2.3.4 石墨烯修饰的碳纤维微电极对多巴胺的电化学响应27-31
• 2.4 小结31-32
• 第三章 基于石墨烯修饰碳纤维的复合材料的制备及其在电化学传感器中的应用32-44
• 3.1 引言32-34
• 3.1.1 仪器与试剂32
• 3.1.2 血红蛋白-石墨烯修饰碳纤维微电极的制备32-33
• 3.1.3 基于石墨烯修饰碳纤维的复合材料的制备33-34
• 3.2 结果与讨论34-43
• 3.2.2 血红蛋白-石墨烯修饰碳纤维微电极的电化学响应34-36
• 3.2.3 pH 和扫速的影响36-37
• 3.2.4 血红蛋白-石墨烯修饰碳纤维微电极对 H_2O_2的电催化及 H_2O_2的检测37-39
• 3.2.5 基于石墨烯修饰的碳纤维的其他复合材料的表征及电化学性能39-43
• 3.3 小结43-44
• 结论44-45
• 参考文献45-51
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单51-52
• 致谢52

【共引文献】

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