基于碳纳米管/石墨烯复合材料的电化学传感器的研究

摘要

碳纳米材料因其具有优异的力学、电学和化学性能而被广泛的应用于修饰电极的制备。碳纳米管和石墨烯分别是性能优良的一维和二维碳材料，但由于结构的不同，它们各自具有一些独特的性质。为结合两者的优点，制备碳纳米管/石墨烯复合材料，通过两者间的协同作用使复合材料表现出比任意一种单一材料更加优异的性能。本研究采用不同的修饰方法制备了两种基于碳纳米管/石墨烯复合材料电化学传感器，分别用于苯二酚三种异构体的同时检测和四种DNA碱基的同时检测。主要研究内容如下: 1.以玻碳电极为基底，利用共价自组装技术，在羧基化的玻碳电极表面，以EDC和NHS为偶联活化剂，将氨基化还原氧化石墨烯(rGO)与羧基化的多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)进行稳定构筑，制备了MWCNTs/rGO修饰电极。本研究对制备的新型传感器进行了扫描电镜、电化学交流阻抗、循环伏安、微分脉冲伏安等测试，并将该传感器用于对苯二酚异构体的电化学检测。研究表明:该修饰电极对三种苯二酚异构体的氧化具有明显的电催化作用，三种异构体在该修饰电极上可获得更好的峰分离效果以及更大的峰电流响应，能够实现对三种苯二酚异构体的分别和同时测定。此外，该传感器具有线性范围宽，稳定性、重现性、选择性良好，灵敏度高等优点，能够用于实际样品的检测。 2.利用自组装技术，以带正电荷的重氮树脂(DAR)为桥连剂，分别与带负电的羧基化石墨烯和羧基化碳纳米管在玻碳电极表面交替进行层层自组装，组装膜经紫外光照射，通过重氮基的分解，层间的离子键转变为共价键，从而提高了修饰膜的稳定性。用紫外可见光谱跟踪表征了整个组装及照射过程。电化学实验表明，该修饰电极对DNA四种碱基(G、A、T、C)的氧化具有明显的催化作用，与裸玻碳电极相比，显著的增大了各物质的氧化峰电流，提高了相邻氧化峰的分离效果，从而实现了四种碱基的单独和同时测定。将该修饰电极用于热消解的鲑鱼精DNA的测定，结果令人满意。

目录

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摘要

第1章绪论

1．2化学修饰电极在电化学传感器中的应用

1．3碳纳米材料在电化学传感器中的应用

1．3．1碳纳米管

1．3．2石墨烯

1．3．3碳纳米管／石墨烯复合材料

1．4本研究的意义和主要内容

1．4．1研究意义

1．4．2研究内容

第2章多壁碳纳米管／石墨烯复合膜电极对苯二酚异构体的同时测定

2．1引言

2．2实验部分

2．2．1仪器与试剂

2．2．2 rGO／GCE和MWCNTs／rGo／GCE的制备

2．2．3测试方法

2．3结果与讨论

2．3．1粒度分析

2．3．2 MWCNTs／rGO／GCE的扫描电镜表征

2．3．3修饰电极的电化学交流阻抗分析

2．3．4 MWCNTs／rGO／GCE对苯二酚异构体的电催化氧化

2．3．5扫速的影响

2．3．6 pH的影响

2．3．7三种苯二酚异构体的同时测定

2．3．8选择性

2．3．9稳定性和重现性

2．3．10样品分析

2．4本章小结

第3章碳纳米管／石墨烯共价多层膜电极对DNA碱基的同时测定

3．1引言

3．2实验部分

3．2．1仪器与试剂

3．2．2修饰电极的制备

3．3结果与讨论

3．3．1共价键合GR和MWCNTs多层膜的表征

3．3．2多层膜表面形貌的表征

3．3．3(MWCNTs／GR)n／GCE的电化学交流阻抗分析

3．3．4四种碱基在(MWCNTs／GR)2／GCE上的电化学行为

3．3．5扫描速度对G、A、T、C电化学氧化行为的影响

3．3．6底液pH值的影响

3．3．7 G、A、T、C的电化学检测

3．3．8四种碱基的同时电化学检测

3．3．9修饰电极的重现性、稳定性及选择性

3．3．10样品分析

3．4本章小结

第4章结论

参考文献

致谢