基于功能化石墨烯电化学传感器的构筑及在药物分析中应用

摘要

石墨烯(Graphene)是一种由单层碳原子通过sp2杂化的平面二维纳米材料，由于它具有大的比表面积、优良的导电性能以及良好的机械强度等特点使其在构筑电化学传感器的过程中具有独特的优越性，但是由于石墨烯层与层之间存在π-π堆积和范德华力使其容易团聚，在一定程度上限制了石墨烯的应用。通过对石墨烯表面进行功能化可以防止石墨烯的团聚，从而提高石墨烯的水溶性。同时金属氧化物纳米粒子可以附着在石墨烯的表面，使其形成石墨烯金属氧化物纳米复合材料。这样通过纳米复合材料中各个物质的协同作用，可构筑性能优异的电化学传感器。
　　依据此思路，本文以石墨烯为基础材料，以聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)为功能化试剂，复合金属氧化物纳米粒子构筑了三种伏安传感器，实现了对几种药物小分子的灵敏测定。主要包括以下三个方面的内容：
　　1. PDDA-Gr纳米复合物修饰电极的制备及其对金丝桃苷的检测
　　用简单的化学还原的方法制备了PDDA-Gr纳米复合物，并通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)以及透射电镜(TEM)对复合材料进行了表征。将该复合材料修饰于玻碳电极上，构筑了PDDA-Gr/GCE传感器，采用差示脉冲伏安法(DPV)实现了对金丝桃苷的灵敏检测。在最佳的实验条件下，金丝桃苷的氧化峰峰电流与其浓度呈正比关系，其线性范围是7×10-9-7×10-7 mol L-1，检出限达到5×10-9 mol L-1(S/N=3)。将建立的方法应用于中药贯叶连翘中金丝桃苷含量的测定，结果令人满意。
　　2. TiO2-PDDA-Gr复合物修饰电极的制备及其对秦皮乙素的检测
　　基于第一个体系，PDDA-Gr具有良好的导电性、大的比表面积等优点，为了进一步提高传感器的性能，采用简单绿色的水热法制备了TiO2-PDDA-Gr复合材料。该合成方法以PDDA作为功能化试剂、还原剂以及金属氧化物的保护剂。运用简单滴涂的方法制备了TiO2-PDDA-Gr/GCE，研究了秦皮乙素在该修饰电极上的电化学行为，实现了对秦皮乙素的灵敏检测，其线性范围是1×10-8-3.5×10-6 mol L-1，检出限达到4×10-9 mol L-1(S/N=3)。最后将其成功应用于实际样品中药秦皮和紫花地丁中秦皮乙素的测定。
　　3. ZrO2-PDDA-Gr复合物修饰电极的制备及其对地奥司明的检测
　　基于体系一和体系二，将PDDA-Gr和金属氧化物纳米粒子结合在一起所形成的复合物能够显示出协同的作用，使其展示出更优异的电化学性能。另外由于Ti和Zr是同一族的元素，两者具有相似的性质，因此采用体系二中相同的方法制备出 ZrO2-PDDA-Gr复合物，并将其作为电极的修饰材料制备了ZrO2-PDDA-Gr/GCE，详细地研究了地奥司明在该修饰电极上的电化学行为，考察了地奥司明在电极上电化学反应机理。在最优的条件下实现了对地奥司明的灵敏检测，其线性范围是5×10-9-2×10-6 mol L-1，检出限达到2×10-9 mol L-1(S/N=3)。最后，对市售的药片以及柠檬叶中地奥司明含量进行分析测定，得到满意的结果。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 石墨烯概述

1.2 石墨烯复合材料

1.3 功能化石墨烯及其复合物在电化学传感器中的应用

1.4 药物分析测定方法简介

1.5论文选题及研究思路

参考文献

第二章PDDA-Gr复合物修饰电极的制备及其对金丝桃苷的检测

2.1引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 分析及应用

2.5 本章小结

参考文献

第三章 TiO2-PDDA-Gr复合物修饰电极的制备及其对秦皮乙素的检测

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4分析及应用

3.5本章小结

参考文献

第四章 ZrO2-PDDA-Gr复合物修饰电极的制备及其对地奥司明的检测

4.1引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 分析及应用

4.5本章小结

参考文献

第五章 结论

附录

个人简历

论文发表情况

致谢