石墨烯-金屬納米復合材料修飾電極的制備及其電化學性能研究.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、電化學的以及耐熱的優越性能和實際應用價值而吸引了眾多人的興趣。石墨烯的獨特性質，如高比表面積，高電子轉移速率和良好的生物相容性，表明它有望應用于包括復合材料、電子、新能源和醫學療法等廣泛領域。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。利用石墨烯的獨特性質，結合金屬納米材料的高催化性能、高生物

2、相容性等性能，構建了基于石墨烯-金屬納米復合材料修飾電極并應用于H2O2和農藥殘留的電化學檢測研究。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合材料修飾玻碳電極構建了一種新的無酶H2O2電化學傳感器。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構進行表征。該無酶傳感器在0.7V電位下對H2

3、O2表現出了很好的電催化氧化特性。實驗結果表明，傳感器在穩態電流條件下的響應時間為3s，并且H2O2濃度在5μM～3mM范圍內與傳感器的信號響應呈現良好的線性關系，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進行檢測，結果令人滿意。
　?。?）利用石墨烯和金納米棒（GR-AuNRs）復合材料修飾玻碳電極構建

4、了一種新的無酶H2O2電化學傳感器。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復合材料的形貌特征進行表征。所制備的GR-AuNRs復合材料增大了氧化還原物質電化學表面活性區域以及加快了電子的轉移性能。該GR-AuNPs復合材料制備的傳感器對H2O2的表現出很好的電催化還原性能；該傳感器在H2O2濃度為30μM～5mM范圍內呈現出良好的線性關系，靈敏度為389.2μA·mM–1·cm–2，檢

5、出限為1×10–5M（S/N=3）。此外，該復合材料修飾電極對共存的其他電活性物質表現出很好的抗干擾能力。
　?。?）構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藥的電化學傳感平臺。AChE通過與羧基化殼聚糖交聯組裝到AgNCs–GR修飾電極上用于檢測辛硫磷（一種農藥）。乙酰膽堿酯酶能與辛硫磷農藥發生相互作用而導致的其對底物的催化活性受到抑制，以硫代乙酰膽堿（