碳量子點與石墨烯復合材料的制備及其在生物電化學傳感器中的應用.pdf

1、納米碳材料由于其獨特的電學、光學和機械特性，使其在許多領域具有潛在的價值和廣泛的應用前景，而納米碳復合材料的研究是實現(xiàn)其潛在應用價值的最好手段。本論文根據(jù)碳量子點(CDs)特殊的高比表面積、高催化活性和多活性位點等性能，制備了基于CDs的復合材料修飾電極。石墨烯(GR)具有良好的電導性并能快速均相傳遞電子，機械強度大、比表面積高等優(yōu)越的特性，制備了基于石墨烯的復合材料修飾電極。并將修飾電極應用于生物小分子多巴胺(DA)和尿酸(UA)的電

2、化學檢測，構建了四種新型的DA和UA電化學傳感器。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)在本章節(jié)中，我們制備了還原氧化石墨烯-碳量子點復合膜(rGO-CDs)，并將其修飾電極應用于DA電化學傳感器，該傳感器具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性好等優(yōu)點。由于CDs表面帶有羧基官能團，易于與帶正電荷的DA作用，同時，由于DA分子內(nèi)存在著芳香結構，其容易與rGO形成π-π作用。而抗壞血酸(AA)和UA本身帶有負電與CDs相互排斥，且AA和UA沒有芳香結構，

3、不能夠與rGO作用，所以rGO-CDs復合材料修飾電極(rGO-CDs/GCE)對于DA的檢測具有高的選擇性。其檢測的線性范圍為:0.01-450μM，檢出限為1.5 nM(3S/N)。將rGO-CDs/GCE應用于檢測鹽酸多巴胺注射液中DA的含量，其結果令人滿意，且該生物電極至少可以保持6周的活性。
　　(2)在本章節(jié)中，利用簡便的方法合成了氮摻雜碳量子點(N-CDs)，制備了環(huán)糊精包覆二茂鐵氮摻雜碳量子點(Fc@β-CD/N-

4、CDs)主客體復合材料修飾玻碳電極。采用透射電鏡(TEM)、紫外-可見吸收光譜、熒光光譜、紅外光譜等手段對Fc@β-CD/N-CDs等進行了表征。N-CDs和β-環(huán)糊精包覆二茂鐵主客體絡合物涂覆與玻碳電極(GCE)上，用于在pH=4.0時電化學檢測尿酸。結果表明:UA在Fc@β-CD/N-CDs上的電化學響應比裸GCE、N-CDs/GCE和Fc@β-CD/GCE更強，說明Fc@β-CD/N-CDs能對UA高靈敏性地測定。微分脈沖伏安法(

5、DPV)測定了尿酸的線性濃度范圍在5-120μM，檢出限為0.08μM(S/N=3)。修飾后的GCE電極對尿酸的檢測表現(xiàn)出良好的選擇性和靈敏度，并應用于尿酸樣品的檢測，得到了令人滿意的結果。
　　(3)一般來說，雙金屬納米合金需要利用表面活性劑或聚合物的合成來控制其形態(tài)和大小。在這種情況下，金屬粒子與有機配體之間的界面接觸不夠，因此可能會阻礙有效的電荷負載轉(zhuǎn)移。在此，我們報道一個簡便的方法，在GO水相中一鍋法原位合成雙金屬Au-P

6、d納米合金，同時將GO還原為rGO，形成Au-Pd-rGO復合材料。GO表面的活性基團有效地促進了Au-Pd納米合金負載在rGO上。Au-Pd-rGO分散在全氟磺酸(Nation)乙醇溶液中，電化學選擇性測定DA。Au-Pd雙金屬納米合金比Au或Pd單納米粒子顯示優(yōu)良的電化學性能。Au-Pd-rGO/NF修飾電極對DA的氧化表現(xiàn)出極好的電催化活性，具有良好的靈敏度，其線性檢測范圍為0.02-200μM，檢出限較低為2.35 nM。該方法

7、已成功應用于測定DA注射液，結果令人滿意。
　　(4)核殼結構Fe3O4@graphene納米微球分散于全氟磺酸膜中修飾電極，用于高選擇性的檢測多巴胺。首先，通過一步水熱合成法合成了核殼結構的Fe3O4@GNs/Nafion，并用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和拉曼光譜進行了表征。在抗壞血酸和尿酸共存時，核殼結構Fe3O4@GNs/Nafion膜進一步的應用于測定多巴胺，結果表明，AA和UA的存在并沒有干擾DA的電化學檢測。DA的