石墨烯摻雜碳印刷陣列電極的制作及其應(yīng)用研究.pdf

1、石墨烯(Graphene)是由單層碳原子六方堆積而成的二維碳材料，具有良好的導(dǎo)電性能、大的比表面積和生物相容性，因而對(duì)一些特定電對(duì)及底物具有較高的電催化性能，已經(jīng)被廣泛用于電化學(xué)分析研究中。已報(bào)道的石墨烯修飾電極，主要是將石墨烯分散液通過(guò)滴涂、包埋、吸附和共價(jià)鍵合等方法修飾于電極表面后用于電化學(xué)檢測(cè)。滴涂、包埋和吸附在電極上的石墨烯容易發(fā)生脫落，穩(wěn)定性和重現(xiàn)性差，而且在應(yīng)用于尺寸較小的陣列電極時(shí)，修飾比較困難。共價(jià)鍵合修飾的石墨烯雖然牢

2、固，但是其修飾程序復(fù)雜、費(fèi)時(shí)，因此，尋找一種簡(jiǎn)單、方便、牢固的石墨烯修飾電極方法具有十分重要的意義。
　　本文的研究目的是將石墨烯與碳漿混合，采用手工絲網(wǎng)印刷技術(shù)，獲得石墨烯摻雜碳印刷陣列電極。以此陣列電極作為基礎(chǔ)電極，結(jié)合雙恒電位儀，建立同時(shí)檢測(cè)多種藥物小分子的電化學(xué)分析技術(shù)，為石墨烯摻雜碳印刷陣列電極在電化學(xué)生物傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用奠定一定的基礎(chǔ)。本論文研究工作是在國(guó)家自然科學(xué)基金委青年基金項(xiàng)目“陣列電化學(xué)適體傳感器的研究”(編號(hào)

3、21005003)項(xiàng)目的資助下完成的。本論文由三章組成。
　　第一章綜述。詳細(xì)介紹了石墨烯的制備方法和石墨烯在電化學(xué)分析領(lǐng)域的應(yīng)用，簡(jiǎn)單介紹了絲網(wǎng)印刷陣列電極的應(yīng)用進(jìn)展。
　　第二章氧化石墨和石墨烯的制備。以高純進(jìn)口鱗片石墨為原料，采用Hummers法及Hummers改進(jìn)法合成了氧化石墨，通過(guò)X-射線衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、紫外-可見(jiàn)吸收光譜(UV-vis)、拉曼光譜(Raman)等技術(shù)考察了兩種氧化方

4、法對(duì)制備氧化石墨的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，采用Hummers改進(jìn)法合成的氧化石墨含氧官能團(tuán)更多，層間距可達(dá)0.790nm左右，氧化程度更高。再以Hummers改進(jìn)法合成的氧化石墨為原料，通過(guò)化學(xué)和電化學(xué)還原法還原氧化石墨烯制備了石墨烯，通過(guò)SEM、FT-IR、UV-vis、Raman、XRD和電化學(xué)技術(shù)等對(duì)兩種方法獲得的石墨烯的形貌、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了考察。研究表明，用化學(xué)還原法和電化學(xué)還原法還原氧化石墨烯獲得的石墨烯均具有良好的電化學(xué)

5、性能，均能夠?qū)崿F(xiàn)多種藥物小分子的同時(shí)檢測(cè)?；瘜W(xué)還原法對(duì)氧化石墨烯還原的更徹底，電化學(xué)性能更好，但是獲得的石墨烯顆粒較大，容易發(fā)生團(tuán)聚，且制備過(guò)程復(fù)雜、耗時(shí);電化學(xué)法還原氧化石墨烯同樣具有良好的電化學(xué)特性，且制備方法簡(jiǎn)單、方便，獲得的石墨烯不易團(tuán)聚，缺點(diǎn)制備量少。
　　第三章建立了一種簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉的石墨烯摻雜碳印刷陣列電極制作方法。在第二章工作基礎(chǔ)上，采用化學(xué)法還原氧化石墨烯獲得的石墨烯按3.3％與碳漿混合，將掩膜模板法和絲網(wǎng)印刷