石墨烯/金属氧化物复合材料的制备及其电化学传感器应用

摘要

本文包括四个组成部分。第一，用改进的Hummers法制备了单层的氧化石墨烯，紧接着采取葡萄糖绿色还原法制备了石墨烯;而后，用一步水热法，通过调节反应物中锌离子和石墨烯的质量比，制备了不同氧化锌负载量和形貌的石墨烯-氧化锌复合材料。最后，对产物的形貌和结构进行了表征。
　　第二，对不同的活性物质修饰的玻碳电极的电化学检测性能进行了分析研究。在最佳的测试条件下，反应物质量比为4.4∶1所获得的石墨烯-氧化锌复合材料制备的肼电化学传感器具有优异的性能，传感器的线性响应范围是1μM到33.5mM，检测极限为0.8μM（S/N为3）。
　　第三，用绿色水热一步还原法，通过调节反应物中氧化石墨烯和五水硫酸铜的质量比，制备了不同氧化亚铜负载量和形貌尺寸的石墨烯-氧化亚铜复合材料。而后，对产物的形貌和结构分别进行了表征。
　　第四，通过对不同活性物质修饰的玻碳电极分别电催化过氧化氢和葡萄糖的性能进行分析对比，发现反应物的质量比为1∶80时所获得的复合材料同时具有优异的对过氧化氢和葡萄糖的电化学检测活性。在最优的电化学传感器测试条件下，反应物的质量比为1∶80时所获得的复合材料修饰玻碳电极的过氧化氢电化学传感器具有优异的传感性能，传感器的线性响应范围是0.005到2.775mM，检测极限为0.0108mM（S/N为3）。与此同时，葡萄糖电化学传感器也具有优异的传感性能，传感器的线性响应范围是0.001到0.419mM，检测极限为7.288×10-4mM（S/N为3）。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 石墨烯

1．1．1 石墨烯的结构与性质

1．1．2 石墨烯的制备方法

1．2 氧化锌

1．2．1 氧化锌简介

1．2．2 氧化锌的制备方法

1．3 氧化亚铜

1．3．1 氧化亚铜简介

1．3．2 氧化亚铜的制备方法

1．4 石墨烯-金属氧化物复合材料

1．4．1 石墨烯-金属氧化物复合材料的制备方法

1．4．2 石墨烯-金属氧化物复合材料的应用

1．5 工作电极的修饰

1．5．1 工作电极的修饰方法

1．6 电化学传感器

1．6．1 肼电化学传感器

1．6．2 过氧化氢电化学传感器

1．6．3 葡萄糖电化学传感器

1．7 本课题的提出

1．8 本课题的创新点

第二章 石墨烯-氧化锌复合材料的制备

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 氧化石墨烯和石墨烯的制备

2．2．4 石墨烯-氧化锌复合材料的制备

2．2．5 产物的表征测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 氧化石墨烯和石墨烯的表征

2．3．2 石墨烯-氧化锌复合材料的形貌表征

2．3．3 石墨烯-氯化锌复合材料的结构表征

2．3．4 石墨烯-氯化锌复合材料的成核和生长机理

2．4 本章小结

第三章 石墨烯-氧化锌复合材料的传感器应用

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 活性物质修饰电极的制备

3．2．4 电化学性能表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同修饰玻碳电极对肼的电催化性能

3．3．2 肼电化学传感器的响应性能

3．3．3 肼电化学传感器的选择性和抗干扰性

3．3．4 肼电化学传感器的重复使用性

3．3．5 肼电化学传感器的储存稳定性

3．4 本章小结

第四章 石墨烯-氧化亚铜复合材料的制备

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验仪器

4．2．3 氧化石墨烯的制备

4．2．4 石墨烯每化亚铜复合材料的制备

4．2．5 产物的表征测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 氧化石墨烯的表征

4．3．2 石墨烯-氧化亚铜复合材料的形貌表征

4．3．3 石墨烯-氧化亚铜复合材料的结构表征

4．3．4 石墨烯-氧化亚铜复合材料的生长机理

4．4 本章小结

第五章 石墨烯-氧化亚铜复合材料的传感器应用

5．1 前言

5．2 实验部分

5．2．1 实验试剂

5．2．2 实验仪器

5．2．3 活性物质修饰电极的制备

5．2．4 电化学性能表征

5．3 结果与讨论

5．3．1 不同修饰玻碳电极对过氧化氢的电催化性能

5．3．2 过氧化氢电化学传感器的响应性能

5．3．3 过氧化氢电化学传感器的选择性和稳定性

5．3．4 不同修饰玻碳电极对葡萄糖的电催化性能

5．3．5 葡萄糖电化学传感器的响应性能

5．3．6 葡萄糖电化学传感器的选择性和稳定性

5．4 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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