氮摻雜還原氧化石墨烯-多形貌Nano-Cu2O電極材料及其葡萄糖的電化學(xué)檢測(cè).pdf

1、糖尿病是因體內(nèi)分泌胰島素的胰腺組織功能發(fā)生障礙，引起機(jī)體新陳代謝失調(diào)，造成體內(nèi)血糖濃度偏高的一種慢性疾病。長(zhǎng)期的高血糖會(huì)造成全身各個(gè)組織器官發(fā)生病變，導(dǎo)致并發(fā)癥的發(fā)生。每年都會(huì)有近422萬人死于糖尿病。臨床試驗(yàn)表明，嚴(yán)格控制血糖含量可以有效降低糖尿病及其并發(fā)癥發(fā)生的機(jī)率。因此，血糖的監(jiān)控與測(cè)定對(duì)糖尿病的治療有重要意義。而電化學(xué)方法檢測(cè)葡萄糖濃度具有操作簡(jiǎn)便、靈敏度高、穩(wěn)定性強(qiáng)以及成本低等特點(diǎn)，使其被廣泛應(yīng)用于血糖檢測(cè)中。
　　納米

2、材料的應(yīng)用為電化學(xué)葡萄糖傳感器性能的改善提供了新的材料。納米氧化亞銅是直接帶隙達(dá)到2.17eV的P型半導(dǎo)體，其在光電催化、生物傳感器、太陽能光電轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。氧化亞銅的宏觀物理、化學(xué)性質(zhì)是由其形貌和粒徑尺寸所決定的，而通過改變實(shí)驗(yàn)條件可以影響晶體的晶面生長(zhǎng)速率，進(jìn)而合成出具有不同性質(zhì)的多形貌的氧化亞銅納米粒子。而石墨烯具有大的比表面積、導(dǎo)電性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠加快電子間的轉(zhuǎn)移速率，是理想的碳載體材料。并且對(duì)石墨烯進(jìn)行改性處理，

3、在石墨烯活性位點(diǎn)的電化學(xué)行為，而摻雜石墨烯與金屬氧化物結(jié)合形成的復(fù)合材料，可以進(jìn)一步提高葡萄糖傳感器的電催化活性。
　　本文以氨為氮源，經(jīng)高溫?fù)诫s得到氮摻雜還原氧化石墨烯作為碳載體，采用化學(xué)沉淀法在氮摻雜還原氧化石墨烯表面負(fù)載八面體納米氧化亞銅、立方體納米氧化亞銅和鏤空球形納米氧化亞銅，形成多形貌的Cu2O/N-rGO納米復(fù)合材料。使用XRD、SEM、FT-IR、XPS等手段對(duì)氮摻雜還原氧化石墨烯及其與多形貌納米氧化亞銅結(jié)合的復(fù)合

4、材料的組成、形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析，并構(gòu)建成無酶型葡萄糖傳感器，對(duì)葡萄糖的電催化氧化性能及電化學(xué)行為進(jìn)行了探究。研究得出以下主要結(jié)論：
　?、诺獡诫s還原氧化石墨烯的制備。先采用改良的Hummers方法制備出氧化石墨，再對(duì)氧化石墨溶液進(jìn)行超聲剝離處理得到氧化石墨烯，以濃氨水為氮源，通過N2流攜帶著氨與氧化石墨烯混合后，在高溫下對(duì)混合物進(jìn)行熱處理。在此過程中，氧化石墨烯表面的含氧官能團(tuán)發(fā)生分解、脫離形成活性中心，與濃氨水發(fā)生相互作用，

5、從而實(shí)現(xiàn)氮的摻雜，同時(shí)氧化石墨烯在高溫下被還原成為還原氧化石墨烯，最終得到氮摻雜還原氧化石墨烯。
　　⑵探究合成多形貌氧化亞銅的最佳實(shí)驗(yàn)方案。使用化學(xué)沉淀法，以硫酸銅為原料，使用三種還原劑（水合肼、抗壞血酸和鹽酸羥胺）在不添加表面活性劑的條件下，通過改變NaOH的濃度來影響氧化亞銅的晶體晶面的生長(zhǎng)速率，最終合成多種形貌的氧化亞銅。通過XRD、SEM等手段來確定出最佳還原劑和實(shí)驗(yàn)方案，即以水合肼為還原劑合成出形貌規(guī)則、粒徑大小均一的

6、多形貌納米氧化亞銅（八面體、立方體和鏤空球形）。
　　⑶多形貌Cu2O/N-rGO納米復(fù)合材料的電化學(xué)測(cè)試。采用化學(xué)沉淀法制備出多形貌Cu2O/N-rGO納米復(fù)合材料，并將其作為無酶型葡萄糖傳感器的電極修飾材料。使用電化學(xué)工作站檢測(cè)其對(duì)葡萄糖的催化活性，采用循環(huán)伏安法、交流阻抗法和計(jì)時(shí)電流法對(duì)復(fù)合材料的催化性能進(jìn)行檢測(cè)，并比較了八面體、立方體和鏤空球形-Cu2O/N-rGO修飾電極對(duì)葡萄糖的催化性能。結(jié)果表明Cu2O/N-rGO納