石墨烯復合材料的制備、表征及其在電化學傳感中的應用.pdf

1、納米材料因其具有特殊的結構及由此產(chǎn)生的獨特的物理、化學性能,其應用已涉及到環(huán)境檢測、生物傳感器、納米化學、催化、醫(yī)藥、納米制造技術及生物技術等諸多領域。近年來,石墨烯因其具有非同尋常的導電性能、超高的比表面積、超出鋼鐵數(shù)十倍的強度和極好的透光性,已成為近期研究的“明星材料”,它的出現(xiàn)有望在現(xiàn)代材料科學領域引發(fā)一輪革命,應用前景非常廣闊。新型石墨烯納米復合材料為構建性能優(yōu)良的電化學傳感器提供了新的途徑。本論文就石墨烯及其復合材料在電化學傳

2、感器中的應用進行綜述,最后提出了本論文主要研究內(nèi)容。
　　 1.介紹了電化學生物傳感器的概念、種類、研究進展情況。簡單介紹了納米材料的應用及其在電化學生物傳感器中發(fā)展前景。分別對敏感材料和石墨烯做了概括性的介紹,并論述了敏感材料與石墨烯復合材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景。
　　 2.選用還原石墨烯(rGO)和丙烯酸(AA)作為初始反應物,以過硫酸銨為引發(fā)劑,通過活性自由基聚合制備聚丙烯酸-石墨烯復合材料(PAA-g-rGO),

3、將其修飾于電極表面后構建了pH敏感性響應性界面。通過紅外光譜、掃描電子顯微鏡、接觸角等實驗分別表征了PAA-g-rGO復合材料的形貌、結構、以及親疏水性。采用循環(huán)伏安法和交流阻抗法對響應性界面的導電性能、穩(wěn)定性以及對pH響應的重現(xiàn)性進行了研究。結果表明,構建的響應性界面具有良好的導電性,對pH有良好的響應性,可通過pH的改變調(diào)控鐵氰化鉀以及肌紅蛋白在響應性界面電化學行為的“開”和“關”狀態(tài),且具有良好的重現(xiàn)性、可逆性和穩(wěn)定性,表明這種p

4、H敏感性響應性界面在新型生物傳感器和生物執(zhí)行器等領域具有良好的應用前景。
　　 3.以多巴胺為還原劑,氯金酸為氧化劑,在石墨烯存在的條件下,一步還原合成納米金一聚多巴胺一石墨烯復合納米材料(Au-PDA-rGO),進而負載乙酰膽堿酯酶(AChE)后,構建了用于有機磷農(nóng)藥檢測的乙酰膽堿酯酶傳感器。采用掃描電鏡、紅外光譜、紫外光譜等方法對合成的Au-PDA-rGO復合納米材料進行表征,通過電化學方法對不同材料修飾電極的性能進行了考察

5、。結果表明,合成的Au-PDA-rGO復合納米材料不僅具有良好的生物相容性,能夠有效保持固定酶的生物活性,提高酶的利用率,另外,石墨烯的二維納米結構極大地增大了AChE在電極表面的負載量,有效提高了復合材料的導電性。Au、PDA和rGO的協(xié)同作用有效提高了AChEX寸乙酰膽堿(ATChI)的催化作用,增強了復合材料電極對其水解產(chǎn)物硫代膽素的響應信號,而有機磷農(nóng)藥存在則抑制了AChE的活性,修飾電極表面.AChE對ATChI的催化能力下降