三维石墨烯基电化学传感器的构建与生物小分子检测

发布时间：2022-08-13 13:59

　　石墨烯因其巨大的比表面积、优异的机械性能和出色的电学特性,被认为是一种未来革命性的材料,在生物传感、储能、吸附等领域有良好的应用前景。而电化学传感器拥有灵敏度高、选择性好、制备与操作简易、成本低廉以及可实时检测等特点,将其与石墨烯相结合,不仅丰富了传感器的电极修饰材料,而且能够构建具有独特性能的电化学传感器,使其在生物小分子检测等方面得到快速发展。本论文先后合成三维石墨烯（3D-G）和氮掺杂三维石墨烯（3D-NG）,并构建一系列石墨烯基电化学生物传感器,用于定量检测抗坏血酸（AA）、多巴胺（DA）、尿酸（UA）和对乙酰氨基酚（AP）四种生物小分子,并取得了较好的实验成果,主要内容包括以下几个方面:（1）以氧化石墨烯（GO）为前驱体,在乙二胺（EDA）的诱导作用和饱和四硼酸钠（SBS）的交联作用下,采用简单的水热反应合成3D-G水凝胶,再通过透析和冷冻干燥后,获得3D-G。随后,以透析后的3D-G水凝胶作为前驱体,以尿素作为氮源与还原剂,经进一步水热反应,再通过冷冻干燥,获得3D-NG。此外,采用TEM、SEM、Raman、XRD、XPS以及电化学检测等3D-G和3D-NG进行表征。结果... 

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 石墨烯的研究现状
        1.1.1 石墨烯的性质
        1.1.2 石墨烯的制备方法
    1.2 氮掺杂石墨烯的研究现状
        1.2.1 氮掺杂石墨烯的性质
        1.2.2 氮掺杂石墨烯的制备方法
    1.3 三维石墨烯的研究现状
        1.3.1 三维石墨烯的性质
        1.3.2 三维石墨烯的制备方法
    1.4 三维石墨烯材料的应用
        1.4.1 超级电容器
        1.4.2 柔性电极
        1.4.3 催化剂
        1.4.4 储氢材料
        1.4.5 环境修复
        1.4.6 传感器
    1.5 本文工作思路、研究内容及创新点
第二章 三维石墨烯基材料的制备与表征
    2.1 引言
    2.2 试剂与仪器
        2.2.1 实验仪器与方法
        2.2.2 实验试剂
        2.2.3 实验仪器
    2.3 实验方法
        2.3.1 氧化石墨烯(GO)的制备
        2.3.2 3D-G的制备
        2.3.3 3D-NG的制备
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 电镜图片表征
        2.4.2 Raman图谱表征
        2.4.3 XRD物相分析
        2.4.4 3D-G的比表面积
        2.4.5 XPS图谱的表征
    2.5 小结
第三章 基于三维石墨烯构建传感器同时检测抗坏血酸、多巴胺、尿酸和对乙酰氨基酚
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验仪器与方法
        3.2.2 实验试剂
        3.2.3 实验仪器
    3.3 实验方法
        3.3.1 3D-G的制备
        3.3.2 三维石墨烯传感器的构建
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 修饰电极的电化学特征
        3.4.2 实验条件的优化
        3.4.3 AA、DA、UA和AP在修饰电极上的电化学行为
        3.4.4 单独和同时检测AA、DA、UA和AP
        3.4.5 传感器的重现性与稳定性
        3.4.6 传感器的选择性
        3.4.7 传感器的实用性
    3.5 小结
第四章 基于氮掺杂三维石墨烯构建传感器同时检测抗坏血酸、多巴胺、尿酸和对乙酰氨基酚
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验仪器与方法
        4.2.2 实验试剂
        4.2.3 实验仪器
    4.3 实验方法
        4.3.1 3D-NG的合成
        4.3.2 氮掺杂三维石墨烯传感器的构建
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 修饰电极的电化学特征
        4.4.2 电解液pH和电极材料浓度的影响
        4.4.3 AA、DA、UA和AP电化学测试
        4.4.4 单独和同时检测AA、DA、UA和AP
        4.4.5 传感器的重现性和稳定性
        4.4.6 传感器的选择性
        4.4.7 传感器的实用性
    4.5 小结
第五章 结论与展望
参考文献
攻读学位硕士期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Superior de/hydrogenation performances of MgH2 catalyzed by 3D flower-like TiO2@C nanostructures[J]. Meng Zhang,Xuezhang Xiao,Bosang Luo,Meijia Liu,Man Chen,Lixin Chen.  Journal of Energy Chemistry. 2020(07)
[2]Characterization on the Exfoliation Degree of Graphite Oxide into Graphene Oxide by UV-visible Spectroscopy[J]. 艾凡荣,ZHONG Yu,HU Xiaowu,YAN Xiluan.  Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2016(03)
[3]化学气相沉积工艺在石墨烯表面生长碳纳米管（英文）[J]. 赵建国,邢宝岩,杨辉,潘启亮,李作鹏,刘占军.  新型炭材料. 2016(01)

博士论文
[1]碳化硅薄膜的外延生长、结构表征及石墨烯的制备[D]. 刘忠良.中国科学技术大学 2009



本文编号：3677165