石墨烯及其復(fù)合材料對電活性小分子的電化學(xué)檢測.pdf

1、石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層二維平面結(jié)構(gòu)的新材料，其基本的結(jié)構(gòu)單元為最穩(wěn)定的苯六元環(huán)。它具有巨大的比表面積，超強(qiáng)的機(jī)械性能，極為優(yōu)異的導(dǎo)電性能和超快的電子遷移速率。自2004年英國科學(xué)家用機(jī)械剝離法首次獲得單層石墨烯以來，石墨烯一直是科學(xué)界研究的熱點。由于石墨烯有很強(qiáng)的電化學(xué)活性，可以作為化學(xué)修飾電極的修飾材料，用于改善電極性質(zhì)。在電化學(xué)分析方面，石墨烯及其復(fù)合材料可以檢測一些具有電化學(xué)活性的小分子。本文利用石墨烯及其復(fù)合材料的修飾電

2、極，通過電化學(xué)方法成功檢測出電解質(zhì)溶液體系中多巴胺，尿酸，抗壞血酸和亞硝酸鹽的濃度。這些物質(zhì)均是存在于人體內(nèi)的小分子，其濃度大小能影響到人體日常生理活動的正常進(jìn)行，對于人體的健康有著重要的意義。本論文主要開展了以下三個方面的工作：
　　1.我們通過簡易的將修飾在玻碳電極上的氧化石墨烯(GO)通過電化學(xué)方法還原，制備出還原石墨烯(RGO)修飾的玻碳電極RGO/GCE，并將其用于對多巴胺、尿酸和抗壞血酸的檢測。通過場發(fā)射掃描電鏡表征電

3、極表面形貌，從電鏡圖片可 RGO表面有很多皺褶，并且很好的覆蓋在GCE的表面。與裸GCE相比，RGO/GCE對多巴胺、尿酸和抗壞血酸均具有更為明顯的電化學(xué)響應(yīng)，這取決于RGO極好的電子傳輸速率以及很大的電化學(xué)活性面積。RGO/GCE同時測定多巴胺、尿酸和抗壞血酸濃度時具有很寬的檢測范圍和低的檢測限。另外，該電極同時測定這三種物質(zhì)時表現(xiàn)出很好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。整個電極的制備過程簡單環(huán)保并且成本較低?？傮w而言，實驗表明RGO/GCE在同時檢

4、測多巴胺、尿酸和抗壞血酸方面有很好的應(yīng)用前景。
　　2.我們用較為簡單的電化學(xué)方法制備了三維花狀石墨烯 f-RGO，并將其修飾在玻碳電極上，所制得的修飾電極f-RGO/GCE用于多巴胺的檢測。從掃描電鏡圖片中可看出制得的花狀石墨烯具有立體的三維結(jié)構(gòu)，并且石墨烯片的花狀團(tuán)簇能均勻地分布在玻碳電極表面。從電化學(xué)表征結(jié)果看出f-RGO/GCE的三維結(jié)構(gòu)極大地增加了電極表面與電解質(zhì)的接觸面積，從而提高了修飾電極的電化學(xué)活性。在對多巴胺的電

5、化學(xué)檢測中，f-RGO/GCE對多巴胺的電催化氧化電流要高于其他對比電極。通過差分脈沖伏安法，f-RGO/GCE測定緩沖溶液中多巴胺的濃度時具有低檢測限和寬的線性范圍，并且有很好的重復(fù)性和抗干擾性。這種修飾電極制備容易，成本低廉，易于使用。
　　3.我們用簡易且低成本的電化學(xué)方法制備了三維花狀石墨烯 f-RGO，并將其作為催化劑的負(fù)載材料修飾在玻碳電極上，然后通過恒電位沉積方式將銅納米顆粒修飾在f-RGO的表面，制得Cu/f-RG

6、O/GCE修飾電極。該修飾電極被用于在酸性條件下檢測溶液體系中的亞硝酸鹽濃度。通過循環(huán)伏安法的表征，制得的Cu/f-RGO/GCE對NaNO2具有明顯的電化學(xué)響應(yīng)。另外，Cu/f-RGO/GCE通過恒電位法測定溶液中NaNO2的濃度，得到的檢測結(jié)果顯示Cu/f-RGO/GCE具有較寬的檢測范圍和較低的檢測限。在修飾電極性能測試中，Cu/f-RGO/GCE表現(xiàn)出優(yōu)秀的重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和抗干擾性，并且可以應(yīng)用于實樣檢測?？偠灾?，這個研究表明