基于石墨烯復(fù)合膜的亞硝酸鹽電化學(xué)傳感器.pdf

1、亞硝酸鹽(Nitrite,NO2-)普遍存在于天然土壤和水質(zhì)中，是一種重要的工業(yè)原料和食品添加劑。在工業(yè)和生活中的用途非常廣泛，可被用作漂染劑、熱處理劑、緩蝕劑、解毒劑、增色劑、防微生物劑，甚至是藥物。從對(duì)人類健康影響的角度考慮，NO2-具有兩面性：一方面，已有文獻(xiàn)報(bào)道NO2-可以作為治療心腦血管類疾病的藥物；另一方面，大量研究證明，攝入過量的NO2-會(huì)導(dǎo)致人體亞硝酸鹽急性中毒，長期食入NO2-會(huì)引起人體消化道器官發(fā)生癌變。因此，嚴(yán)格監(jiān)

2、測水質(zhì)和食品中NO2-的含量有助于保證人們的飲食安全和生活質(zhì)量。已報(bào)道的NO2-檢測方法有很多種，而電化學(xué)傳感法因具有靈敏度高、響應(yīng)快，能夠?qū)O2-進(jìn)行實(shí)時(shí)和在線檢測等優(yōu)點(diǎn)受到了廣大分析化學(xué)工作者的密切關(guān)注，其中，用化學(xué)修飾劑修飾電極制備的NO2-電化學(xué)傳感器的應(yīng)用最為廣泛。通過在電極上修飾性質(zhì)優(yōu)異的化學(xué)材料可以提高所制備傳感器的各項(xiàng)性能，因此，尋找分子敏感性和導(dǎo)電性都更好的電極修飾材料，成為了制備靈敏度更高、選擇性更好的NO2-電化

3、學(xué)傳感器的關(guān)鍵所在。
　　石墨烯(Graphene)是一種2004年才成功制備出的具有高比表面積和二維結(jié)構(gòu)的碳納米材料，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)等性能，因而其在材料科學(xué)中的應(yīng)用備受關(guān)注。氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)的表面分布著很多含氧基團(tuán)，這些含氧基團(tuán)使GO的生物相容性和水溶液穩(wěn)定性非常優(yōu)異，經(jīng)過功能化修飾的GO還具有很好的電催化活性，因而功能化的GO被作為化學(xué)修飾材料廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)

4、學(xué)領(lǐng)域。
　　聚合物薄膜因其優(yōu)異的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性、催化活性以及選擇性等化學(xué)特性亦被作為化學(xué)修飾劑廣泛地應(yīng)用于電化學(xué)分析領(lǐng)域。導(dǎo)電高分子和有機(jī)染料分子常被作為聚合物薄膜用于修飾電極。導(dǎo)電高分子具有很強(qiáng)的電催化活性和巨大的比表面積，能夠和復(fù)合物形成共軛結(jié)構(gòu)；有機(jī)染料分子含有很多不飽和基團(tuán)和共軛π鍵，能夠和待檢測物質(zhì)形成超分子化合物，二者都有助于提高復(fù)合材料修飾電極的選擇性和靈敏度。常用的聚合物有聚吡咯、聚乙烯類、聚苯胺、聚溴酚藍(lán)、聚中

5、性紅、聚剛果紅、聚亞甲基藍(lán)以及聚偶氮胭脂紅等。香蘭素(Vanillin,VN)是一種重要的食用香料，因具有良好的催化活性、導(dǎo)電性和選擇性，常被用作印制線路板的導(dǎo)電劑以及檢驗(yàn)蛋白質(zhì)等其他化學(xué)物質(zhì)的分析試劑，但是目前還沒有將聚香蘭素薄膜作為電極修飾劑的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。
　　本論文中，結(jié)合GO的高表面活性和PVN的高選擇性，我們構(gòu)建了基于GO和PVN復(fù)合膜修飾電極的新型NO2-電化學(xué)傳感器。通過滴涂成膜和在線電聚合兩種方法，分別將GO和P

6、VN修飾到玻碳電極(GCE)表面，制備出基于PVN-GO復(fù)合膜修飾GCE的NO2-電化學(xué)傳感器。用線性伏安法對(duì)NO2-的氧化機(jī)理進(jìn)行了研究，研究表明，PVN-GO復(fù)合膜能夠很好的催化NO2-的電化學(xué)氧化。用掃描電鏡技術(shù)和交流阻抗技術(shù)對(duì)PVN-GO復(fù)合膜進(jìn)行了表征，探討了其表面形貌和電導(dǎo)性，效果良好。在實(shí)驗(yàn)中，我們對(duì)GO的滴涂量、PVN的厚度、緩沖溶液的pH值、工作電極的富集電位以及富集時(shí)間等實(shí)驗(yàn)條件做了優(yōu)化。在最優(yōu)條件下，檢測已知NO2