石墨烯的制備及其對唾液酸和卵轉鐵蛋白的電化學檢測.pdf

1、以石墨為原料制備獲得石墨烯，并對其化學結構和電催化能力進行全面分析。分析比較了真空干燥和冷凍干燥兩種方式制備石墨烯的電催化能力，發(fā)現(xiàn)凍干石墨烯石墨烯的催化性能更強，將其作為電化學生物傳感器的信號放大材料，構建特異性傳感器，檢測禽蛋中功能活性物質唾液酸和卵轉鐵蛋白，為禽蛋以及禽蛋制品的品質檢測方法創(chuàng)新提供參考。
　　1.采用改進Hummer方法首先制備氧化石墨，利用超聲分散還原的方法，使用毒性較小并且對石墨烯具有穩(wěn)定作用的氨水作為還

2、原劑來制備水溶性好、比表面積高的石墨烯。利用紫外分光光度計、傅里葉紅外光譜儀、X射線衍射、Zeta電位測定儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡對合成的石墨烯進行了表征。發(fā)現(xiàn)真空干燥和冷凍干燥兩種干燥方式制備的石墨烯在微觀結構和物理性質上存在差異:電鏡表征初步發(fā)現(xiàn)冷凍干燥的石墨烯結構更為疏松，孔洞結構也較為明顯。紅外光譜中羰基峰的明顯變化，以及X射線衍射圖中24°附近出現(xiàn)的石墨烯特征峰，都說明石墨烯得到了很好的還原。凍干石墨烯的Zeta電位

3、值為-32.6 mV，顯著小于真空干燥的-21.6 mV，說明凍干石墨烯在水溶液中的分散性和穩(wěn)定性較好。
　　2.深入研究干燥方式對石墨烯電催化活性的影響。通過拉曼光譜、X射線光電子能譜(XPS)、比表面積測定、電導率測定以及固定電極和旋轉圓盤電極電化學測試等手段對兩種材料的導電性和電催化活性進行了全面的分析表征。XPS結果顯示，凍干石墨烯比真空干燥石墨烯的含氮量高含氧量少，還原更徹底。凍干石墨烯比表面積為558.4 m2/g相對

4、真空干燥石墨烯的比表面積473.8 m2/g更大，前者的導電率576 S/m也比后者(534 S/m)要高一些。利用固定電極循環(huán)伏安法檢測石墨烯修飾電極在鐵氰化鉀體系中的電催化活性，凍干和真空干燥石墨烯的峰電流分別為83.95μA和59.6μA。交流阻抗圖譜顯示石墨烯修飾的電極溶液和界面阻抗非常小，表明材料具有良好的電子傳導能力和電催化活性。同時采用旋轉圓盤電極在尿酸體系中表征兩種材料的電催化能力，結果同樣顯示凍干石墨烯的催化效果明顯優(yōu)

5、于真空干燥。綜合以上結果，凍干石墨烯具有更好的催化電子轉移能力，因此在后續(xù)禽蛋中成分的檢測中均采用凍干石墨烯作為信號放大材料。
　　3.利用唾液酸與血凝素特異性相互作用構建血凝素-石墨烯層層組裝修飾電極，建立唾液酸的電化學檢測方法。首先利用石墨烯良好的成膜性能將其組裝于玻碳電極表面，以EDC/NHS活化其表面的羧基后通過共價偶聯(lián)將血凝素化學鍵合固定在電極表面，構建血凝素修飾電極。利用血凝素與唾液酸的特異性結合，建立唾液酸交流阻抗檢

6、測法。該方法對唾液酸的檢測范圍為10-11～10-17 mol/L，檢測限達到0.837aM。10-9 mol/L的葡萄糖、半胱氨酸、抗壞血酸對同濃度的唾液酸檢測抗干很小，因此傳感器抗干擾能力很強;4℃冰箱貯存15d，檢測標準偏差為4.7％，說明傳感器具有良好的穩(wěn)定性。
　　4.采用電化學還原法制備石墨烯修飾電極，利用蛋白質與其抗體之間特異性作用構建了卵轉鐵蛋白免疫傳感器。該生物傳感器對卵轉鐵蛋白的檢測范圍為10-1～10-9 m