石墨烯的制备及其对唾液酸和卵转铁蛋白的电化学检测

发布时间：2017-10-05 22:34

  本文关键词：石墨烯的制备及其对唾液酸和卵转铁蛋白的电化学检测

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【摘要】：以石墨为原料制备获得石墨烯,并对其化学结构和电催化能力进行全面分析。分析比较了真空干燥和冷冻干燥两种方式制备石墨烯的电催化能力,发现冻干石墨烯石墨烯的催化性能更强,将其作为电化学生物传感器的信号放大材料,构建特异性传感器,检测禽蛋中功能活性物质唾液酸和卵转铁蛋白,为禽蛋以及禽蛋制品的品质检测方法创新提供参考。1.采用改进Hummer方法首先制备氧化石墨,利用超声分散还原的方法,使用毒性较小并且对石墨烯具有稳定作用的氨水作为还原剂来制备水溶性好、比表面积高的石墨烯。利用紫外分光光度计、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射、Zeta电位测定仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对合成的石墨烯进行了表征。发现真空干燥和冷冻干燥两种干燥方式制备的石墨烯在微观结构和物理性质上存在差异：电镜表征初步发现冷冻干燥的石墨烯结构更为疏松,孔洞结构也较为明显。红外光谱中羰基峰的明显变化,以及X射线衍射图中24。附近出现的石墨烯特征峰,都说明石墨烯得到了很好的还原。冻干石墨烯的Zeta电位值为-32.6 mV,显著小于真空干燥的-21.6 mV,说明冻干石墨烯在水溶液中的分散性和稳定性较好。2.深入研究干燥方式对石墨烯电催化活性的影响。通过拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积测定、电导率测定以及固定电极和旋转圆盘电极电化学测试等手段对两种材料的导电性和电催化活性进行了全面的分析表征。XPS结果显示,冻干石墨烯比真空干燥石墨烯的含氮量高含氧量少,还原更彻底。冻干石墨烯比表面积为558.4 m2儋相对真空干燥石墨烯的比表面积473.8 m2/g更大,前者的导电率576 S/m也比后者(534 S/m)要高一些。利用固定电极循环伏安法检测石墨烯修饰电极在铁氰化钾体系中的电催化活性,冻干和真空干燥石墨烯的峰电流分别为83.95 μA和59.6μA。交流阻抗图谱显示石墨烯修饰的电极溶液和界面阻抗非常小,表明材料具有良好的电子传导能力和电催化活性。同时采用旋转圆盘电极在尿酸体系中表征两种材料的电催化能力,结果同样显示冻干石墨烯的催化效果明显优于真空干燥。综合以上结果,冻干石墨烯具有更好的催化电子转移能力,因此在后续禽蛋中成分的检测中均采用冻干石墨烯作为信号放大材料。3.利用唾液酸与血凝素特异性相互作用构建血凝素-石墨烯层层组装修饰电极,建立唾液酸的电化学检测方法。首先利用石墨烯良好的成膜性能将其组装于玻碳电极表面,以EDC/NHS活化其表面的羧基后通过共价偶联将血凝素化学键合固定在电极表面,构建血凝素修饰电极。利用血凝素与唾液酸的特异性结合,建立唾液酸交流阻抗检测法。该方法对唾液酸的检测范围为10-11～10-17mol/L,检测限达到0.837aM。10-9mol/L的葡萄糖、半胱氨酸、抗坏血酸对同浓度的唾液酸检测抗干很小因此传感器抗干扰能力很强；4℃冰箱贮存15d,检测标准偏差为4.7%,说明传感器具有良好的稳定性。4.采用电化学还原法制备石墨烯修饰电极,利用蛋白质,与其抗体之间特异性作用构建了卵转铁蛋白免疫传感器。该生物传感器对卵转铁蛋白的检测范围为10-1～10-9mg/mL,线性相关系数为0.9973,检测限达到5.93×10-10mg/mL。10-6mg/mL的溶菌酶、卵白蛋白、葡萄糖、半胱氨酸对相同浓度的卵转铁蛋白检测抗干很小,因此传感器抗干扰能力很强：4℃冰箱贮存15d,检测误差不超过7.6%,说明传感器具有良好的稳定性。
【关键词】：禽蛋 石墨烯 电催化能力 唾液酸 卵转铁蛋白
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;O657.1
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 缩略表13-14
• 第一章 文献综述14-25
• 1. 石墨烯的结构特性、制备及应用14-17
• 1.1 石墨烯的制备15
• 1.2 石墨烯在电化学传感器中的应用15-17
• 1.2.1 石墨烯传感器用于DNA检测16
• 1.2.2 石墨烯传感器在蛋白质检测中应用16
• 1.2.3 石墨烯传感器用于小分子检测16-17
• 2. 禽蛋中的活性成分检测17-23
• 2.1 唾液酸概述17-21
• 2.1.1 唾液酸的生物功能18-19
• 2.1.2 唾液酸识别物质19
• 2.1.3 唾液酸的检测19-21
• 2.2 卵转铁蛋白概述21-23
• 2.2.1 卵转铁蛋白的生物功能21-22
• 2.2.2 卵转铁蛋白的检测22-23
• 3. 论文选题意义与研究23-25
• 第二章 氨水还原石墨烯的制备及其表征25-42
• 1. 材料与方法25-29
• 1.1 材料25-26
• 1.1.1 主要试剂25-26
• 1.1.2 主要仪器和设备26
• 1.2 方法26-29
• 1.2.1 氧化石墨烯的制备26-27
• 1.2.2 石墨烯的制备27
• 1.2.3 氧化石墨烯和石墨烯的结构表征27-29
• 2. 结果与讨论29-41
• 2.1 氧化石墨烯的外观形态29-30
• 2.2 (氧化)石墨烯的紫外表征及分散性分析30-32
• 2.3 (氧化)石墨烯的形貌结构分析32-37
• 2.3.1 扫描电镜32-34
• 2.3.2 透射电镜34-37
• 2.4 (氧化)石墨烯红外光谱表征表面官能团37-38
• 2.5 X射线衍射分析38-39
• 2.6 Zeta 电位测定39-40
• 2.7 荧光光谱分析40-41
• 3. 小结41-42
• 第三章 两种干燥方式制备石墨烯电催化能力比较42-54
• 1 材料与方法42-45
• 1.1 材料42-43
• 1.1.1 主要试剂42-43
• 1.1.2 主要仪器和设备43
• 1.2 方法43-45
• 1.2.1 拉曼光谱仪测定43-44
• 1.2.2 X射线光电子能谱44
• 1.2.3 BET比表面积及氮吸附曲线44
• 1.2.4 电导率的测定44
• 1.2.5 电化学测试44-45
• 2. 结果与讨论45-52
• 2.1 石墨烯的元素分析45-46
• 2.2 拉曼光谱分析46-47
• 2.3 BET比表面积和氮吸附曲线47-49
• 2.4 电导率测定49
• 2.5 电化学表征49-52
• 2.5.1 两种石墨烯催化性能的比较49-51
• 2.5.2 旋转圆盘电极51-52
• 2.5.3 氧化还原反应52
• 3. 小结52-54
• 第四章 石墨烯血凝素生物传感器检测禽蛋中唾液酸54-65
• 1 材料与方法54-58
• 1.1 材料54-55
• 1.1.1 主要试剂54-55
• 1.1.2 主要仪器设备55
• 1.2 方法55-58
• 1.2.1 石墨烯的制备55
• 1.2.2 石墨烯修饰电极的制备55-56
• 1.2.3 墨烯修饰玻碳电极的表征56
• 1.2.4 血凝素电化学生物传感器的制备56-57
• 1.2.5 唾液酸的电化学检测57
• 1.2.6 检出限、重复性及稳定性的测定57-58
• 2. 结果与讨论58-63
• 2.1 石墨烯量的优化58-59
• 2.2 石墨烯基电化学传感器的制备59-61
• 2.2.1 层层修饰电化学性能的测试59-60
• 2.2.2 血凝素量修饰量的优化60-61
• 2.3 石墨烯血凝素传感器用于唾液酸检测61-62
• 2.4 石墨烯血凝素传感器的特异性62-63
• 2.5 石墨烯血凝素传感器的稳定性和重现性63
• 3. 小结63-65
• 第五章 石墨烯免疫传感器检测禽蛋中卵转铁蛋白65-75
• 1. 材料与方法65-68
• 1.1 材料65-66
• 1.1.1 主要试剂65-66
• 1.1.2 主要仪器设备66
• 1.2. 方法66-68
• 1.2.1 氧化石墨烯的制备及AFM表征66
• 1.2.2 玻碳电极的预处理66-67
• 1.2.3 石墨烯修饰电极的制备67
• 1.2.4 墨烯免疫传感器制备及表征67
• 1.2.5 卵转铁蛋白检测67
• 1.2.6 免疫传感器的特异性评价67
• 1.2.7 免疫传感器的稳定性和重复性67-68
• 1.2.8 实际样品检测68
• 2. 结果与讨论68-73
• 2.1 氧化石墨烯的AFM68-69
• 2.2 石墨烯修饰电极的制备69-70
• 2.3 石墨烯免疫传感器的制备70-71
• 2.4 卵转铁蛋白的检测71-72
• 2.5 石墨烯免疫传感器的特异性72-73
• 2.6 石墨烯免疫传感器的稳定性及重复性73
• 2.7 实际样品的检测73
• 3. 小结73-75
• 第六章 结论与展望75-78
• 1. 全文总结75-76
• 2. 实验创新点76
• 3. 展望76-78
• 参考文献78-88
• 致谢88-89
• 附录89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 佟平;高金燕;陈红兵;李欣;简姗;张银;;鸡蛋卵转铁蛋白过敏原B细胞线性表位的预测研究[J];食品科学;2011年17期

2 任文才;高力波;马来鹏;成会明;;石墨烯的化学气相沉积法制备[J];新型炭材料;2011年01期

3 刘志东;王荫榆;郭本恒;刘振民;苏米亚;李云飞;高红艳;;唾液酸的研究进展[J];食品工业科技;2010年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 何春兰;石墨烯制备及其电催化应用[D];重庆大学;2012年

2 刘成霞;基于静电吸附作用固定生物分子的免疫传感器研究[D];湖南大学;2005年

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本文编号：979217