收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

还原氧化石墨烯传感材料制备及有机分子的电化学检测研究

张勇  
【摘要】:随着经济发展水平的不断提高,人们对自身生存环境和个人健康越来越重视。有机分子作为一种普遍存在的物质,与环境问题和人体健康息息相关。通过监测环境中的有机分子污染物可以预警污染源的过量排放;对与人体健康休戚相关的有机分子进行监测可实现对人体疾病的预防;对食物中存在的有机分子进行检测可预防食品安全问题的发生。因此,开展对有机分子的检测研究具有十分重要的意义。在众多检测有机分子的方法中,电化学检测方法具有高效、便捷、低成本等特点。近些年来,对有机分子的电化学检测方法越来越成熟,手段也越来越多。对于电化学检测来说,工作电极至关重要,它直接决定着检测的精度和准确性。将传感材料修饰在电极表面,形成功能化工作电极,是制备用于电化学检测的工作电极最常用的手段。随着二维-石墨烯材料的兴起,以石墨烯为基材的传感材料引起了研究人员的浓厚兴趣。石墨烯具有比表面积大和电子迁移率高的特点,可有效改善电化学检测过程中工作电极表面的电子传输性能。石墨烯可作为辅助材料担载纳米催化剂,其形成良好导电网络的同时可防止纳米催化剂的团聚。尽管石墨烯及石墨烯基复合材料在电化学传感器中展现出了良好的应用潜质,但在石墨烯材料的制备及石墨烯修饰电极的制备过程中也存在着诸多问题。例如,石墨烯片层与片层之间存在着π-π吸引的相互作用力,会使石墨烯层层堆积在一起从而抑制了石墨烯的性能。在本论文中,我们以解决石墨烯基材料应用于电化学检测中存在的问题为目标,通过利用不同的合成方法和实验手段,制备了多种还原氧化石墨烯基传感材料,并对所获得的传感材料进行了电化学检测性能的探究,主要研究内容如下:(1)利用湿化学法制备了银纳米粒子-还原氧化石墨烯-碳纳米管(Ag NPs-r GO-CNT)复合材料。随后,利用拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析等材料表征手段考察了Ag NPs-r GO-CNT的材料组分和形貌结构。在电化学检测研究中,以Ag NPs-r GO-CNT复合材料作为传感材料,制备出Ag NPs-r GO-CNT修饰玻碳电极(GCE)即Ag NPs-r GO-CNT/GCE,并以其作为工作电极,组成电化学传感器。通过比较Ag NPs/GCE、Ag NPs-r GO/GCE和Ag NPs-r GO-CNT/GCE的电化学检测性能,证明了Ag NPs-r GOCNT/GCE的优越性。利用循环伏安法考察了支持电解液p H值和扫描速率对Ag NPs-r GOCNT/GCE电化学检测性能的影响。利用电流-时间曲线考察了Ag NPs-r GO-CNT/GCE的线性范围、检测限、选择性等电化学检测性能。最终实验结果表明Ag NPs-r GO-CNT复合材料具有优异的电化学检测过氧化氢的性能。(2)利用电化学法原位制备了还原氧化石墨烯-碳纳米管(r GO-CNT)修饰ITO电极即r GO-CNT/ITO。随后,利用X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)考察了r GO-CNT的材料组分和形貌结构。通过对循环伏安曲线的讨论,研究了电化学沉积r GOCNT的过程。利用铁氰化钾溶液中Fe(CN)64-和Fe(CN)63-之间的电催化反应,研究了r GOCNT的厚度和CNT的添加量对r GO-CNT电化学活性的影响。在电化学检测研究中,直接以r GO-CNT/ITO作为工作电极,组成电化学传感器。通过比较r GO/ITO、CNT/ITO和r GOCNT/ITO的电化学检测性能,证明了r GO-CNT/ITO的优越性。利用循环伏安法考察了扫描速率对r GO-CNT/ITO电化学检测性能的影响。利用差分脉冲伏安法考察了r GO-CNT/ITO的线性范围、检测限、选择性。最终实验结果表明r GO-CNT/ITO具有优异的电化学检测抗坏血酸、多巴胺和尿酸的性能。(3)利用电化学法原位制备了银-还原氧化石墨烯-碳纳米管(Ag-r GO-CNT)修饰ITO电极即Ag-r GO-CNT/ITO。随后,利用XRD、SEM和XPS等材料表征手段考察了Ag-r GOCNT的材料组分和形貌结构。在电化学检测研究中,直接以Ag-r GO-CNT/ITO作为工作电极,组成电化学传感器。通过比较r GO/ITO、r GO-CNT/ITO、Ag-r GO/ITO和Ag-r GO-CNT/ITO的电化学检测性能,证明了Ag-r GO-CNT/ITO的优越性。利用循环伏安法考察了Ag-r GOCNT/ITO的电化学活性表面积。利用电流-时间曲线考察了Ag-r GO-CNT/ITO的线性范围、检测限、选择性。最终实验结果表明Ag-r GO-CNT/ITO具有优异的电化学检测过氧化氢的性能。(4)以ZIF-8为前驱物,通过高温分解的方式制备了氮掺杂碳膜(NC)。经过对传感材料结构的针对性设计,成功地利用NC包覆金纳米粒子(Au NPs@NC),这样可抑制Au NPs的团聚、移动、流失。随后,利用SEM、TEM、XRD和XPS等材料表征手段考察了Au NPs@NC-Zn O/ITO的材料组分和形貌结构。在电化学检测研究中,直接以Au NPs@NCZn O/ITO作为工作电极,组成电化学传感器。通过比较NC-Zn O/ITO、Au-Zn O/ITO和Au NPs@NC-Zn O/ITO的电化学检测性能,证明了Au NPs@NC-Zn O/ITO的优越性。利用电流-时间曲线考察了Au NPs@NC-Zn O/ITO的线性范围、检测限、选择性。最终实验结果表明Au NPs@NC-Zn O/ITO具有优异的电化学检测肼的性能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 邓志威;朱尔一;王小如;庄峙厦;黄本立;;电化学在分析化学联用技术中的应用[1][J];福建分析测试;1994年01期
2 方桂杰;谢卫红;;谷胱甘肽电化学检测方法的研究[J];化学与生物工程;2010年10期
3 方晓明,谢征宇,叶建农,方禹之;高效毛细管电泳-电化学检测用于山梨醇及其杂质含量的测定[J];分析化学;1996年07期
4 程连弟,刘英琳,刘怡,夏平;高效液相色谱电化学同时检测单胺递质及其代谢物[J];分析化学;1996年08期
5 贾文丽;刘道杰;;生物胺类神经递质的电化学检测研究进展[J];理化检验(化学分册);2007年03期
6 杨培慧,赵秋香,蔡继业;铬(Ⅵ)存在下谷胱甘肽的电化学检测[J];中国生化药物杂志;2004年05期
7 蒋淑敏,傅承光;痕量硝基酚的反相高效液相色谱电化学检测[J];分析化学;1997年03期
8 肖雪红;肖慧;;高效液相色谱电化学检测技术及其应用[J];广东化工;2011年11期
9 郑阿萍;钱勇强;彭爱红;王力;;茶饮料中茶多酚的电化学检测[J];中国食品学报;2013年10期
10 金亚,罗国安;微流控芯片中超微电极的制作及其在芯片-电化学检测中的应用[J];高等学校化学学报;2003年07期
11 徐溢;兰宇卫;熊开生;张武;;安培检测的微型全分析系统设计[J];分析科学学报;2005年06期
12 陈寿,吴守国,蒲国刚,汪尔康;多工作模式液相色谱电化学检测系统 Ⅰ.系统的设计和研制[J];色谱;1992年03期
13 牛燕;孙雪梅;孙久龙;赵常志;;毛细管电泳电化学检测多巴胺、肾上腺素和抗坏血酸[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2008年03期
14 邓志威;朱尔一;王小如;黄本立;;电化学在分析联用技术中的应用[2][J];福建分析测试;1994年02期
15 李关宾;一种用于高效毛细管电泳电化学检测的接口[J];色谱;1995年02期
16 徐溢,熊开生,兰宇卫;微型全分析系统中的电化学检测方法[J];分析测试学报;2004年03期
17 吴守国,陈寿;一种多功能的电化学检测器[J];中国科学技术大学学报;1993年03期
18 刘丹萍;;水体中重金属离子的电化学检测[J];郧阳师范高等专科学校学报;2013年03期
19 朱芳,莫金垣;对NO生理作用的新认识及其电化学实时检测[J];分析科学学报;1998年01期
20 李刚,叶明立,朱岩;离子色谱电化学检测儿茶酚胺类物质[J];仪器仪表学报;2001年S2期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 武耐英;高伟;徐维;徐茂田;;不同控制电位技术在新型电化学检测系统中的输出信号比较[A];河南省化学会2010年学术年会论文摘要集[C];2010年
2 周霆;王康;夏兴华;;基于非线性直流导电模型的电化学系统建模[A];第三届全国微全分析系统学术会议论文集[C];2005年
3 李刚;叶明立;朱岩;;离子色谱电化学检测儿茶酚胺类物质[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(下)[C];2001年
4 夏方铨;金文睿;殷学锋;方肇伦;;微流控芯片电化学检测单细胞分析[A];第二届全国微全分析系统学术会议论文摘要集[C];2004年
5 张培敏;朱岩;;碳纳米管修饰电极液相色谱电化学检测器件的研制及其应用[A];第十五次全国色谱学术报告会文集(下册)[C];2005年
6 王静懿;刁鹏;张大峰;项民;张琦;;基于亚微米金粒子的一氧化碳电化学检测[A];中国化学会第26届学术年会分析化学分会场论文集[C];2008年
7 孔德贤;舒青青;池毓务;陈国南;;毛细管电泳电化学检测五种抗甲状腺药物[A];中国化学会第十四届有机分析及生物分析学术研讨会会议论文摘要集[C];2007年
8 鲍宁;徐静娟;陈洪渊;夏兴华;;芯片毛细管电泳中氨基酸的电化学检测[A];第二届全国微全分析系统学术会议论文摘要集[C];2004年
9 李敬;张继超;魏辉;汪尔康;;结合化学还原与电化学检测方法同时检测Cr(Ⅵ),Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)[A];中国化学会第26届学术年会分析化学分会场论文集[C];2008年
10 袁亚仙;姚建林;马君银;顾仁敖;;重金属离子的电化学与表面增强拉曼光谱检测[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 张勇;还原氧化石墨烯传感材料制备及有机分子的电化学检测研究[D];吉林大学;2017年
2 高伟;基于界面电位检测的新型电化学检测系统研究及应用[D];西北大学;2009年
3 刘中刚;地下水中砷的金丝微电极电化学检测研究[D];中国科学技术大学;2015年
4 张文;新型液相色谱—电化学检测技术的研究及其在脑神经科学中的应用[D];华东师范大学;2003年
5 刘丽红;几种中药及生物样品的液相色谱分离—电化学检测新方法[D];武汉大学;2012年
6 秦洪伟;原位细胞电化学检测方法及对氯酚类污染物的毒性测定研究[D];东北师范大学;2014年
7 索志荣;液相色谱电化学检测方法及其应用[D];西北大学;2007年
8 苏会岚;纳米及生物放大技术用于构建高灵敏电化学免疫分析方法的研究[D];西南大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 肖庆龙;用于多巴胺电化学检测的微流控芯片研制[D];大连理工大学;2015年
2 闫珂;食品中重金属铅、镉的电化学检测方法研究[D];河北科技大学;2015年
3 韩小娟;MnFe_2O_4及其复合物对重金属离子电化学检测性能研究[D];中北大学;2016年
4 宋天铭;食品中三种常见有害物质的电化学检测方法研究[D];长沙理工大学;2015年
5 董新维;基于生物碳纳米颗粒的雌二醇电化学检测及降解研究[D];吉林大学;2017年
6 万芳利;新型液相色谱—电化学检测技术的研究及其在生物样品中的应用[D];华东师范大学;2004年
7 刘晟初;高酸环境中钯的电化学行为研究[D];上海交通大学;2013年
8 姚先知;不同晶面/晶相铁氧化物对重金属离子电化学检测初探[D];中国科学技术大学;2014年
9 张玉梅;微流控芯片葡萄糖电化学检测系统集成方法研究[D];东北大学;2009年
10 官章琼;安培/电容型农药残留电化学检测传感器及微型化探究[D];华中师范大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 高敏;离子色谱研究获重大突破[N];科技日报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978