石墨烯-卟啉復(fù)合電極的制備及其電催化活性研究.pdf

1、近年來，隨著新型碳材料的發(fā)現(xiàn)，石墨烯吸引了科學(xué)家們的廣泛興趣。石墨烯是一種新型的二維材料，它具有很多優(yōu)良的性質(zhì)，如厚度極薄，高電導(dǎo)率，高機(jī)械強(qiáng)度，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定及大的比表面積等。因此，石墨烯在生物傳感器方面可以作為一種良好的載體材料或作為一種修飾材料來促進(jìn)生物分子與電極之間的電子轉(zhuǎn)移。
　　金屬卟啉，不僅常作為許多重要酶的模擬，而且作為一種電子媒介在電化學(xué)催化領(lǐng)域也得到了很好的應(yīng)用。尤其是錳卟啉，它作為一種催化劑，具有比其他金屬卟啉

2、更長的催化壽命，一直是光學(xué)和電催化研究中的熱點(diǎn)。
　　將卟啉和石墨烯復(fù)合能很好地將二者的優(yōu)勢結(jié)合起來，它們之間有效的電子轉(zhuǎn)移效應(yīng)會(huì)使產(chǎn)物的光電性質(zhì)更加優(yōu)越。目前，石墨烯-卟啉復(fù)合方式主要分為共價(jià)及非共價(jià)復(fù)合，但由于非共價(jià)復(fù)合產(chǎn)物不穩(wěn)定，因此本論文選擇了共價(jià)復(fù)合方式來實(shí)現(xiàn)卟啉功能化石墨烯，結(jié)果顯示這種材料不僅具有很好的光學(xué)性質(zhì)，而且電催化性能也令人滿意。
　　本課題將單氨基四苯基卟啉錳(Ⅲ)與石墨烯通過酰胺鍵共價(jià)結(jié)合起來，并將

3、這種復(fù)合產(chǎn)物MnTPP-NHCO-Graphene修飾到玻碳電極表面，最后應(yīng)用于抗壞血酸及亞硝酸鹽的電催化氧化研究。通過紫外光譜，紅外光譜及透射電鏡對MnTPP-NHCO-Graphene進(jìn)行了表征，結(jié)果表明MnTPP分子已經(jīng)以酰胺基共價(jià)結(jié)合到了石墨烯上，相比于卟啉非共價(jià)功能化石墨烯材料，這種共價(jià)產(chǎn)物擁有更高的穩(wěn)定性，能顯著提高電化學(xué)傳感器的穩(wěn)定性及電化學(xué)性能。另外通過循環(huán)伏安法分別研究了抗壞血酸及亞硝酸鈉在該修飾電極上的氧化峰與濃度的

4、關(guān)系，結(jié)果表明，相比于裸玻碳電極，抗壞血酸和亞硝酸鈉的氧化峰值電流大大增加，此外，抗壞血酸及亞硝酸鈉的氧化峰位置發(fā)生了很大的負(fù)移，這說明MnTPP-NHCO-Graphene對它們有很強(qiáng)的電催化氧化作用。抗壞血酸（亞硝酸鈉）在0.2～2mM（0mM～10mM）范圍內(nèi)，氧化峰與濃度呈線性關(guān)系，為了獲得抗壞血酸更低的檢出限，本論文用差分脈沖法對低濃度的抗壞血酸也進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示在0.04mM～0.28mM范圍內(nèi)，抗壞血酸濃度與氧化峰值電