石墨烯-金屬納米復(fù)合材料修飾電極的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯因其杰出的電子的、電化學(xué)的以及耐熱的優(yōu)越性能和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值而吸引了眾多人的興趣。石墨烯的獨(dú)特性質(zhì)，如高比表面積，高電子轉(zhuǎn)移速率和良好的生物相容性，表明它有望應(yīng)用于包括復(fù)合材料、電子、新能源和醫(yī)學(xué)療法等廣泛領(lǐng)域。本文中我們合成了石墨烯及介孔二氧化錳、金納米棒、銀納米簇等納米材料。利用石墨烯的獨(dú)特性質(zhì)，結(jié)合金屬納米材料的高催化性能、高生物

2、相容性等性能，構(gòu)建了基于石墨烯-金屬納米復(fù)合材料修飾電極并應(yīng)用于H2O2和農(nóng)藥殘留的電化學(xué)檢測研究。本論文主要開展了以下幾方面的研究工作：
　?。?）利用石墨烯和介孔二氧化錳復(fù)合材料修飾玻碳電極構(gòu)建了一種新的無酶H2O2電化學(xué)傳感器。采用Hummer法合成石墨烯，水熱合成法合成介孔二氧化錳，分別采用高倍透射電子顯微鏡（HRTEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）對石墨烯和介孔二氧化錳的形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。該無酶傳感器在0.7V電位下對H2

3、O2表現(xiàn)出了很好的電催化氧化特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，傳感器在穩(wěn)態(tài)電流條件下的響應(yīng)時間為3s，并且H2O2濃度在5μM～3mM范圍內(nèi)與傳感器的信號響應(yīng)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，靈敏度為408.86μA·mM–1·cm–2，檢測限為7.03×10–7M(S/N=3)。此外，其他電活性物質(zhì)對該傳感器的測量沒有明顯干擾，并且對市售的牛奶樣品中H2O2進(jìn)行檢測，結(jié)果令人滿意。
　　（2）利用石墨烯和金納米棒（GR-AuNRs）復(fù)合材料修飾玻碳電極構(gòu)建

4、了一種新的無酶H2O2電化學(xué)傳感器。采用種子生長法制備得到金納米棒，通過高倍透射電子顯微鏡和紫外-可見光譜儀對GR-AuNRs復(fù)合材料的形貌特征進(jìn)行表征。所制備的GR-AuNRs復(fù)合材料增大了氧化還原物質(zhì)電化學(xué)表面活性區(qū)域以及加快了電子的轉(zhuǎn)移性能。該GR-AuNPs復(fù)合材料制備的傳感器對H2O2的表現(xiàn)出很好的電催化還原性能；該傳感器在H2O2濃度為30μM～5mM范圍內(nèi)呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，靈敏度為389.2μA·mM–1·cm–2，檢

5、出限為1×10–5M（S/N=3）。此外，該復(fù)合材料修飾電極對共存的其他電活性物質(zhì)表現(xiàn)出很好的抗干擾能力。
　?。?）構(gòu)建了一種基于乙酰膽堿酯酶（AChE）固定在銀納米簇（AgNCs）和石墨烯（GR）修飾的玻碳電極表面用于檢測辛硫磷農(nóng)藥的電化學(xué)傳感平臺。AChE通過與羧基化殼聚糖交聯(lián)組裝到AgNCs–GR修飾電極上用于檢測辛硫磷（一種農(nóng)藥）。乙酰膽堿酯酶能與辛硫磷農(nóng)藥發(fā)生相互作用而導(dǎo)致的其對底物的催化活性受到抑制，以硫代乙酰膽堿（