基于石墨烯纳米复合材料的传感应用研究
发布时间：2021-08-15 03:32
石墨烯是新型碳材料。它有着一些其他纳米材料所没有的独特性质,其中包括它比一般材料都大的比表面积,卓越的导电性,还有非常良好的稳定性。而研究人员们可以运用石墨烯的这些性能,应用于各个领域,尤其是传感领域,建立了很多基于石墨烯的化学生物传感器。而金属纳米材料也拥有着其他材料所没有的独特性能,将石墨烯与金属纳米材料相复合,使得它们产生一定的协调作用,可以更加高效地提升以此所制备的传感器性能。本文利用金属纳米颗粒等材料与石墨烯相结合,成功制备了三种石墨烯纳米复合材料,并且以此为基底建立传感器平台,对目标分子等进行检测。主要工作包括:（1）利用简单的方法合成了金汞功能化氧化石墨烯（Au-Hg/rGO）复合材料。并通过透射电子显微镜,X射线衍射图和X射线光电子能谱等各种技术对其进行了表征。发现Au-Hg/rGO纳米复合材料具有出色的过氧化物酶样催化活性,并且在H2O2存在下可以快速将无色3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）催化氧化为蓝色oxTMB。基于这种复合材料,构建了一种新型的比色传感器测定过氧化氢。该比色方法的线性范围为5-100μM,检测限...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯基材料的结构显示：（a）带有sp2-杂化碳原子的原始石墨烯（纯排列的碳原子）和化学改性的石墨烯，包括（b）氧化石墨烯（GO）；（c）还原氧化石墨烯（RGO）
基于石墨烯纳米复合材料的传感应用研究4图1-2化学气相沉积法所制备石墨烯的示意图[28]Fig.1-2Schematicillustrationofthepreparationofgraphenebychemicalvapordepositionmethod[28]（5）溶剂热法溶剂热法制备石墨烯是以石墨块作为原材料，再加入一定的还原剂，或者一定量的偶极溶剂，之后混合并放入反应釜中，反应环境为高温高压，最终得到前驱体，通过超声处理得到石墨烯。Jiang[32]等通过溶剂热法制备石墨烯/SnO2（G/SnO2）复合材料，并通过扫描电子显微镜（SEM），X射线衍射（XRD），拉曼光谱等进行表征。并且研究了石墨烯含量和溶剂热温度对石墨烯/SnO2的影响。1.2基于石墨烯的复合材料近年来，石墨烯因其卓越的性能而引起了巨大的研究兴趣。石墨烯衍生物如氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO）的大规模生产提供了基于石墨烯的复合功能材料广泛的合成可能性，并用于各种应用。虽然石墨烯本身具有很多诱人的性质，但是石墨烯也有一定的缺点存在，例如单独存在是比较容易团聚和重叠，在常见溶剂中的不能够很好的分散，这就在一定程度上限制石墨烯的发展。为了进一步扩大石墨烯材料在实际生活中的应用，很多其他的材料，包括纳米材料和一些聚合物材料都被尝试着与其复合，从而进一步提高单一材料的性能。这里主要介绍石墨烯-金属纳米复合材料、石墨烯聚合物复合材料。1.2.1石墨烯-金属纳米复合材料合成具有受控形状，尺寸，结晶度和功能性的金属纳米粒子已经在过去的几十年中得到了很大的发展，而为了进一步提高其性能，许多金属纳米粒子已与石
基于石墨烯纳米复合材料的传感应用研究6随着科技的发展，传感器的应用也慢慢的出现在我们的日常生活中。血糖传感器是我们最为常见的传感器之一，它是将化学反应转换为我们所能简单看到数据的一种器件。而传感器就是将某些特定的信号转换为我们所熟知的数据的器件。其中，化学生物传感器因为纳米材料的深入研究，得到了很大的发展。而随着关于石墨烯的研究日益深入，很多石墨烯纳米复合材料都被应用于传感领域，其优异的选择性、极高的灵敏度、便于操作并且时间迅速，使得其在很多分析领域中脱颖而出，得到了广泛的关注[38-40]。在此主要介绍目前比较常见的基于石墨烯复合材料的传感器。1.3.1电化学生物传感器电化学生物传感器是将电化学传感器与生物活性材料复合而组成的生物传感器[41]。电化学生物传感器是传感器家族中发展历史最为悠久的传感器之一，迄今为止，研究人员们已经开放了上万种用于检测不同目标物的传感器，这些传感器应用广泛，甚至有很多已经应用于实际生活中[42]。Xiao等[43]建立了基于羧基石墨烯（CG），聚吡咯（PPy）和壳聚糖（CS）纳米复合修饰玻碳电极（GCE）的灵敏选择性电化学传感器，用于亚硝酸盐测定。通过循环伏安法和电化学阻抗谱表征了CG/PPy/CS/GCE的电化学性能。在最佳实验条件下，CG/PPy/CS/GCE表现出优异电流响应。DPV峰值电流与亚硝酸盐浓度之间的线性关系在0.2至1000μM的范围内。亚硝酸盐的检出限估计为0.02μM。图1-3CG/PPy/CS/GCE电极的制备以及工作原理[43]Fig.1-3PreparationandworkingprincipleofCG/PPy/CS/GCEelectrode.[43]1.3基于石墨烯的纳米复合材料的传感应用
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶剂热法制备石墨烯/SnO2及其气敏性[J]. 蒋余芳,吴海燕,储向峰,梁士明,张俊,高奇,汪艳. 无机化学学报. 2019(07)
[2]比例电化学传感器在生化分析中的研究进展[J]. 崔琳,李萌,邹笑然,张春阳. 分析化学. 2018(11)
[3]超痕量分析中的激光诱导荧光检测[J]. 杨丙成,关亚风,谭峰. 化学进展. 2004(06)
[4]电化学技术制备纳米材料研究的新进展[J]. 尹秉胜,马厚义,陈慎豪. 化学进展. 2004(02)
本文编号：3343765
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯基材料的结构显示：（a）带有sp2-杂化碳原子的原始石墨烯（纯排列的碳原子）和化学改性的石墨烯，包括（b）氧化石墨烯（GO）；（c）还原氧化石墨烯（RGO）
基于石墨烯纳米复合材料的传感应用研究4图1-2化学气相沉积法所制备石墨烯的示意图[28]Fig.1-2Schematicillustrationofthepreparationofgraphenebychemicalvapordepositionmethod[28]（5）溶剂热法溶剂热法制备石墨烯是以石墨块作为原材料，再加入一定的还原剂，或者一定量的偶极溶剂，之后混合并放入反应釜中，反应环境为高温高压，最终得到前驱体，通过超声处理得到石墨烯。Jiang[32]等通过溶剂热法制备石墨烯/SnO2（G/SnO2）复合材料，并通过扫描电子显微镜（SEM），X射线衍射（XRD），拉曼光谱等进行表征。并且研究了石墨烯含量和溶剂热温度对石墨烯/SnO2的影响。1.2基于石墨烯的复合材料近年来，石墨烯因其卓越的性能而引起了巨大的研究兴趣。石墨烯衍生物如氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO）的大规模生产提供了基于石墨烯的复合功能材料广泛的合成可能性，并用于各种应用。虽然石墨烯本身具有很多诱人的性质，但是石墨烯也有一定的缺点存在，例如单独存在是比较容易团聚和重叠，在常见溶剂中的不能够很好的分散，这就在一定程度上限制石墨烯的发展。为了进一步扩大石墨烯材料在实际生活中的应用，很多其他的材料，包括纳米材料和一些聚合物材料都被尝试着与其复合，从而进一步提高单一材料的性能。这里主要介绍石墨烯-金属纳米复合材料、石墨烯聚合物复合材料。1.2.1石墨烯-金属纳米复合材料合成具有受控形状，尺寸，结晶度和功能性的金属纳米粒子已经在过去的几十年中得到了很大的发展，而为了进一步提高其性能，许多金属纳米粒子已与石
基于石墨烯纳米复合材料的传感应用研究6随着科技的发展，传感器的应用也慢慢的出现在我们的日常生活中。血糖传感器是我们最为常见的传感器之一，它是将化学反应转换为我们所能简单看到数据的一种器件。而传感器就是将某些特定的信号转换为我们所熟知的数据的器件。其中，化学生物传感器因为纳米材料的深入研究，得到了很大的发展。而随着关于石墨烯的研究日益深入，很多石墨烯纳米复合材料都被应用于传感领域，其优异的选择性、极高的灵敏度、便于操作并且时间迅速，使得其在很多分析领域中脱颖而出，得到了广泛的关注[38-40]。在此主要介绍目前比较常见的基于石墨烯复合材料的传感器。1.3.1电化学生物传感器电化学生物传感器是将电化学传感器与生物活性材料复合而组成的生物传感器[41]。电化学生物传感器是传感器家族中发展历史最为悠久的传感器之一，迄今为止，研究人员们已经开放了上万种用于检测不同目标物的传感器，这些传感器应用广泛，甚至有很多已经应用于实际生活中[42]。Xiao等[43]建立了基于羧基石墨烯（CG），聚吡咯（PPy）和壳聚糖（CS）纳米复合修饰玻碳电极（GCE）的灵敏选择性电化学传感器，用于亚硝酸盐测定。通过循环伏安法和电化学阻抗谱表征了CG/PPy/CS/GCE的电化学性能。在最佳实验条件下，CG/PPy/CS/GCE表现出优异电流响应。DPV峰值电流与亚硝酸盐浓度之间的线性关系在0.2至1000μM的范围内。亚硝酸盐的检出限估计为0.02μM。图1-3CG/PPy/CS/GCE电极的制备以及工作原理[43]Fig.1-3PreparationandworkingprincipleofCG/PPy/CS/GCEelectrode.[43]1.3基于石墨烯的纳米复合材料的传感应用
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶剂热法制备石墨烯/SnO2及其气敏性[J]. 蒋余芳,吴海燕,储向峰,梁士明,张俊,高奇,汪艳. 无机化学学报. 2019(07)
[2]比例电化学传感器在生化分析中的研究进展[J]. 崔琳,李萌,邹笑然,张春阳. 分析化学. 2018(11)
[3]超痕量分析中的激光诱导荧光检测[J]. 杨丙成,关亚风,谭峰. 化学进展. 2004(06)
[4]电化学技术制备纳米材料研究的新进展[J]. 尹秉胜,马厚义,陈慎豪. 化学进展. 2004(02)
本文编号：3343765
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