石墨烯基復(fù)合材料的制備及其無(wú)酶葡萄糖傳感器的構(gòu)建.pdf

1、石墨烯是一種 sp2雜化碳相互連接而成的片狀二維晶體，形似蜂巢且厚度為0.142 nm。超大的比表面積賦予其各種優(yōu)良的電、熱、光和力學(xué)性能，是承載各種催化劑不可多得的載體。所以近幾年，石墨烯及其復(fù)合材料受到了廣泛的關(guān)注。在當(dāng)今社會(huì)，糖尿病是第三大危險(xiǎn)疾病，僅次于癌癥和心血管病，是世界性的多發(fā)病和常見病。所以精確迅速地測(cè)定血液中葡萄糖的含量將會(huì)對(duì)于初期診斷和治療糖尿病具有非凡的意義。葡萄糖傳感器分為有酶?jìng)鞲泻蜔o(wú)酶?jìng)鞲?，前者由于葡萄糖氧化?/p>

2、本身的易受外界因素影響難以長(zhǎng)期存儲(chǔ)，而葡萄糖無(wú)酶?jìng)鞲衅鲃t表現(xiàn)出良好的電催化活性?？傮w來(lái)看，具有線性范圍廣，檢測(cè)限低，靈敏度高，選擇性好的優(yōu)點(diǎn)，還具備良好的可重現(xiàn)性以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。所以葡萄糖無(wú)酶?jìng)鞲械奶剿餮芯渴艿狡毡榈年P(guān)注。本論文主要內(nèi)容可概括為以下四方面的工作：
　　1.以溶劑熱法制備氧化鎳納米粒子原位修飾熱溶劑還原石墨烯復(fù)合材料（NiO@SRG）。該溶劑熱方法操作簡(jiǎn)易，能得到粒徑均勻且分散性好的氧化鎳納米顆粒。此外，在堿性介質(zhì)中

3、，用 NiO@SRG復(fù)合材料修飾玻碳電極（GCE）構(gòu)建傳感器對(duì)葡萄糖進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明：該電極材料表現(xiàn)出更良好的非酶催化反應(yīng)作用，檢測(cè)限為1.15μM（S/N=3）。另外，該傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)如：成本低，易于制備選擇性好，靈敏度高，具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性高。
　　2.通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的化學(xué)還原方法，在低溫條件下用檸檬酸鈉作為還原劑和穩(wěn)定劑來(lái)制備石墨烯-氧化亞銅納米復(fù)合材料（Cu2O@CRG），通過(guò)原子力顯微鏡（AFM），透射電鏡（T

4、EM），光電能譜（EDX）和X-射線衍射譜（XRD）來(lái)表征其表面形貌和內(nèi)部微結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明用檸檬酸鈉作還原劑和穩(wěn)定劑能夠獲得分散性高且尺寸均勻的C u2O納米顆粒。用C u2O@CRG復(fù)合材料修飾電極在堿性溶液中對(duì)葡萄糖催化氧化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該復(fù)合材料對(duì)葡萄糖呈現(xiàn)出良好的電化學(xué)催化活性。其電催化活性明顯高于石墨烯和C u2O納米顆粒。而且實(shí)現(xiàn)了對(duì)葡萄糖的無(wú)酶?jìng)鞲小?br>　　3.通過(guò)化學(xué)還原的方法制備了石墨烯負(fù)載鉑納米顆粒復(fù)合材料（P

5、t@G）和氮摻雜石墨烯負(fù)載鉑納米顆粒復(fù)合材料（Pt@NG）。采用 TEM、XRD、AFM等對(duì)所制備的Pt@G和Pt@NG進(jìn)行了結(jié)構(gòu)與形貌的表征。結(jié)果表明：制備的Pt@G和Pt@N G中鉑納米顆粒均勻地分散在石墨烯和氮摻雜石墨烯表面且粒徑均一。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)表明：在堿性條件下，P t@N G修飾的電極對(duì)葡萄糖的催化效果較好，而且對(duì)葡萄糖的檢測(cè)結(jié)果顯示出良好的線性關(guān)系，檢測(cè)靈敏度較高。K2HPO4、NaC l、KH2PO4、檸檬酸鈉、DA和AA

6、等干擾物對(duì)葡萄糖檢測(cè)影響很小。
　　4.本章提出了合成石墨烯-氧化鉍復(fù)合材料（Bi2O3@G）的方法，采用掃描電鏡(SEM)、TEM和 AFM等方法對(duì)Bi2O3@G復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征，結(jié)果表明：Bi2O3納米顆粒在石墨烯表面分布比較均勻。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，Bi2O3@G修飾電極對(duì)葡萄糖的氧化效果優(yōu)于石墨烯本身，氧化峰電流和峰電位都隨著掃描速度的增大而增強(qiáng)，且氧化峰電流與掃描速率的平方根呈良好的線性相關(guān)，該氧化過(guò)程是擴(kuò)散控