基于低维碳纳米材料及其复合物传感界面的构筑及应用研究

摘要

近年来,低维碳纳米材料(如石墨烯、碳纳米管等)由于其完美的量子隧道效应、从不消失的电导率和良好的生物相容性等一系列优异性质,在过去的几年内已充分展现出在理论研究和实际应用方面的无穷魅力,迅速成为材料科学、电分析化学和凝聚态物理学领域最为活跃的研究前沿。碳纳米材料与导电粒子、导电聚合物复合形成新的杂化材料,因其稳定的化学和电化学特性、极好的电子导电性,以及生物相容性等,将在生物传感装置中具有重要的地位。本工作制备了石墨烯与导电粒子、石墨烯和碳纳米管形成的复合材料,利用其特殊电化学及物理性质,构建了三类新颖的修饰电极,重点展开了在燃料电池、生物传感器等方面的应用研究。
　　 本论文工作分为三大部分：
　　 一、采用改进了的微波加热法将铂纳米粒子均匀负载于石墨烯片层结构上,制备出石墨烯基纳米铂复合材料。将制备的复合材料滴涂于玻碳电极表面,构建的传感器用于对甲醇的催化氧化,并探讨了硫酸反应介质的浓度、扫描速度、甲醇的浓度对电极催化活性的影响,优化了实验条件。
　　 二、采用微波加热法使氯铂酸根离子在高分子导电聚合物功能化的石墨烯上原位还原纳米铂粒子,制备了石墨烯基铂纳米粒子杂化材料。通过共价交联固定辣根过氧化物酶,制得了过氧化氢生物传感器。基于铂纳米颗粒对过氧化氢有较强的催化性,石墨烯在作为酶的载体的同时也存在对过氧化氢的催化作用,所制备的传感器表现出较好的性能。
　　 三、采用层层自组装法制备了石墨烯/碳纳米管杂化材料,所构建的修饰电极用于芦丁的灵敏检测,稳定性好,得到了满意的结果。