石墨烯纳米材料在食品安全与品质快速分析中的应用

发布时间：2020-04-02 05:36

【摘要】：近年来,有关食品安全不合格的报道日益增多,民众对于了解日常食品的安全与品质的需求也越来越高。但是面对日益增长的需求,其检测周期长,检测成本高的缺点也逐渐暴露出来。而电化学传感技术有着成本低、简单、测量精度高、检测快速等特点,非常适合发展快速检测方法。但是传统电极在某些检测中重现性、稳定性较差,并且结构难以小型化,而常规自制电极如丝网印刷电极等也存在各批次之间不一致的问题。本文以石墨烯为基础,综合电化学,纳米技术等方面的知识,针对目前常规电极存在的重现性以及稳定差的缺点制备了纳米金石墨烯复合材料修饰的玻碳电极,并将其用于多种食品安全与品质的快速分析;制备了基于氧化还原石墨烯纸(Reduced Graphene Oxide Ppaper,rGOP)的重金属离子传感器,并将其检测效果与传统电极做了对比。主要内容和研究结果如下:1.采用一步合成法制备了纳米金石墨烯复合材料修饰的玻碳电极,并将此电极用于腌制食品中亚硝酸钠(NaN02)含量的快速分析测定。与裸玻碳电极结果对比表明,修饰纳米金石墨烯复合材料后的电极在相同条件下对NaNO2的电流响应更高,氧化峰电位更低。在最优条件下,电极的线性范围为0.4-2400 μmol/L(时间电流法,Chronoamperometry,CA),检测下限为0.098 μmol/L。同时电极具有良好的重现性与稳定性。2.采用一步合成法制备了纳米金石墨烯修饰电极并据此构建了无需加入汞(Hg)/铋(Bi)离子实现水和土壤中铅离子(Pb2+)快速检测的方法。在1-90μg/L的范围内,溶出电流与Pb2+浓度之间呈现良好的线性关系,检测限为0.168μg/L。使用此电极对水和土壤实际样本分别进行Pb2+加标回收率实验,铅离子在水中回收率为93.75%-109.73%,在土壤样本中的回收率为93.82%-109.9%。3.通过电沉积方法在修饰有石墨烯的玻碳电极上沉积纳米金制备了纳米金石墨烯修饰电极并将其首次用在茶叶中表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin Gallate,EGCG)的分析测定。在最优条件下,电极对于EGCG的线性检测区间为0.5-40 μmol/L,检测限为0.162μmol/L。采用此电极测量碧螺春茶汤,回收率为98.67%-103.67%。4.采用真空抽滤法制备了抗坏血酸和氢碘酸双重还原的rGOP柔性电极,并以此构建了新型Pb2+快速检测方法。在最优条件下,rGOP电极对于Pb2+的线性检测区间为5-55 μg/L,检测限为1.6 μg/L,并且检测结果基本不受其他金属离子的干扰。
【图文】：

复合材料制备,亚硝酸盐,检测过程

逦杭州电子科技大学硕士学位论文各自的优点，并且也克服了单个材料的一些缺点，如金属纳米材料容易失活，石墨催化能力不强等，已经在电化学检测方面得到了极大的应用。逡逑Ｚｏｕ［９］等人在电极表面成功制备了花状石墨烯，并在此基础上修饰纳米金颗粒硝酸盐。先将适宜的ＧＯ溶液滴在玻碳电极表面，随后使用循环伏安法还原氧化在此电极上电沉积金属铜，并再次修饰ＧＯ于铜上。待电极烘干后，，使用电化学极表面的金属铜。由于铜被溶出，电极表面会形成花状石墨烯。与修饰一层ＧＯ相石墨烯具有更多的褶皱，更大的有效面积。在同样的条件之下能够吸附更多的纳米电极检测亚硝酸盐，线性范围极广。逡逑Ｙａｎｇ＿等人通过在同一个反应釜内放入氯柏酸和Ｇ０，采用高温水热法制备纳饰氧化ｒＧＯ复合材料。反应过程如图１．２所示在此过程中，氯铂酸中的铂离子会ＰｔＮＰｓ吸附在ＧＯ的片状结构上。同时，高温会使氧化石墨还原成氧化还原石墨烯。修饰玻碳电极用于高灵敏检测亚硝酸盐，其灵敏度达到了邋４９６．４邋ｐＡ／ｍＭ。逡逑

过程图,抽滤法,真空,过程

电极检测亚硝酸盐，线性范围极广。逡逑Ｙａｎｇ＿等人通过在同一个反应釜内放入氯柏酸和Ｇ０，采用高温水热法制备纳米铂（Ｐｔ）修逡逑饰氧化ｒＧＯ复合材料。反应过程如图１．２所示在此过程中，氯铂酸中的铂离子会被还原成逡逑ＰｔＮＰｓ吸附在ＧＯ的片状结构上。同时，高温会使氧化石墨还原成氧化还原石墨烯。用此材料逡逑修饰玻碳电极用于高灵敏检测亚硝酸盐，其灵敏度达到了邋４９６．４邋ｐＡ／ｍＭ。逡逑Ｍ逡逑图ｉ．ｉ花状石墨烯逡逑．S肧茫巍板义希校簦茫欤叮玻垮濉危校翦澹睿幔睿铮穑幔颍簦椋悖欤澹箦义希龋洌颍铮簦瑁澹颍恚幔戾迩資j逡逑ＧＯ逦ｓｏ，逦邋Ｐｔ－ＲＧＯ逡逑Ｉ－：邋Ｈ邋—Ｉ逡逑｜逦ｏｘｉｄａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｎｉｔｒｉｔｅ逡逑＇２0逦０２逦０．４邋0ｅ邋０４逦１．０逡逑Ｐｏｔｅｎｔｌａｌ／Ｖ邋ｗ．ＳＣＥ逡逑图１．２邋Ｐｔ－ｒＧＯ复合材料制备以及用于亚硝酸盐检测过程逡逑１．６石墨烯的柔性电极的制备及应用逡逑目前电化学采用的电极大多采用固体电极如金电极、玻碳电极、铂片电极，还有采用自逡逑５逡逑
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB383.1;TS201.6;R155.5

【参考文献】