功能化磁性碳基-聚合物微球復(fù)合材料的制備及電化學(xué)研究.pdf

1、功能化磁性高分子復(fù)合微球是指含有磁性納米粒子、具有較強(qiáng)的磁響應(yīng)性的一種新型功能材料。近年來(lái)隨著研究的更加深入，功能化磁性高分子復(fù)合微球已在細(xì)胞分離、生物工程、污水處理等諸多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。本論文制備了具有超順磁性、粒徑分布均勻，表面基團(tuán)密度高的功能化磁性碳基-聚合物微球復(fù)合材料，將其對(duì)電極進(jìn)行修飾并對(duì)生物小分子進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)，主要取得了以下幾方面的結(jié)果：
　　1、化學(xué)共沉淀的方法合成Fe3O4，粒徑約為11 nm。選用了不同的表面活

2、性劑十一烯酸納（NaUA）、α-烯烴磺酸鈉(AOS)、聚乙二醇400（PEG400）分別對(duì)磁性納米粒子Fe3O4進(jìn)行表面改性，選擇合適的表面活性劑對(duì) Fe3O4進(jìn)行表面改性，研究了磁流體包覆層的形成機(jī)理以及分散性，及表面活性劑的不同用量對(duì)磁流體穩(wěn)定性的影響。
　　利用紅外光譜儀、X-射線衍射衍射儀、透射電鏡等儀器對(duì)Fe3O4納米粒子和磁流體進(jìn)行了表征分析。結(jié)果表明：用 NaUA對(duì) Fe3O4表面改性后的磁流體的粒徑更好，經(jīng)NaUA

3、包覆Fe3O4磁流體在水中能夠穩(wěn)定分散。從TEM圖片可以看出，經(jīng)NaUA修飾的 Fe3O4納米粒子分散均勻，有效阻止了納米粒子間的團(tuán)聚。TG曲線進(jìn)一步說(shuō)明了單雙層包覆磁流體的機(jī)理，單層、雙層表面活性劑修飾納米粒子的NaUA用量為5％、12%。VSM結(jié)果表明，經(jīng)NaUA修飾的Fe3O4磁流體具有超順磁性，純Fe3O4的飽和磁化強(qiáng)度為49.18 emu/g，經(jīng)NaUA改性的納米Fe3O4粒子的飽和磁化強(qiáng)度為44.34 emu/g。
　

4、　2、采用無(wú)皂乳液方法成功合成了Fe3O4/P(St-GMA-NaUA)復(fù)合高分子磁性微球。磁性微球的合成條件：表面修飾有反應(yīng)型 NaUA的納米磁流體用量25mL、單體比例St/GMA=3.5（質(zhì)量比）、反應(yīng)溫度85℃、反應(yīng)時(shí)間6 h。FT-IR、XRD測(cè)試表明，成功合成了 Fe3O4/P(St-GMA-NaUA)復(fù)合高分子磁性微球。 TEM圖片顯示Fe3O4/P(St-GMA-NaUA)磁性微球具有明顯的核-殼結(jié)構(gòu)，殼層的厚度比較薄，

5、磁含量較高。TG測(cè)試結(jié)果顯示，磁含量為25.3%。磁性聚合物微球的最大飽和磁化強(qiáng)度為25.23 emu/g，磁滯回線沒(méi)有出現(xiàn)磁滯現(xiàn)象。
　　3、采用改進(jìn)的Hummer方法合成GO，然后用表面活性劑DNS-86對(duì)GO進(jìn)行表面改性，然后采用化學(xué)共沉淀法合成出Fe3O4在石墨烯表面均勻分散的功能化磁性Fe3O4-石墨烯復(fù)合材料。FT-IR、XRD測(cè)試表明，成功合成出氧化石墨烯，其表面含有大量的含氧基團(tuán)，具有親水性，能夠在水溶液中均勻分散

6、；成功的將Fe3O4包覆到石墨烯的表面，合成出的功能化磁性Fe3O4-石墨烯復(fù)合材料表面含有環(huán)氧基團(tuán)，具有親水性。TEM圖片顯示合成的氧化石墨烯具有單層結(jié)構(gòu)，F(xiàn)e3O4在石墨烯的表面能夠均勻分散，這提高了復(fù)合材料整體的比表面積、官能團(tuán)密度，也增強(qiáng)了復(fù)合材料的磁響應(yīng)性。
　　4、用功能化磁性碳基-聚合物微球復(fù)合材料對(duì)電極進(jìn)行修飾得到修飾電極Fe3O4/GNS/MPCE/Pt。研究了AA和DA在修飾電極（Fe3O4/GNS/MPCE/

7、Pt）上的電化學(xué)行為，討論了不同掃描速率、緩沖溶液的pH對(duì)AA和DA的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)掃描速率是100 mV s-1，PBS的pH=6.5時(shí)，AA在Fe3O4/GNS/MPCE/Pt電極上的電流響應(yīng)最強(qiáng)；掃描速率為100 mV s-1，PBS的pH=7時(shí)，DA在Fe3O4/GNS/MPCE/Pt電極上的電流響應(yīng)最強(qiáng)。AA在1×10-6 mol/L~1.4×10-4 mol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，其最低檢出限為0.805μmol