石墨烯及其復(fù)合物修飾碳糊電極的制備及應(yīng)用.pdf

1、化學(xué)修飾電極和以此為基礎(chǔ)的各種電化學(xué)傳感器成為當(dāng)前電分析化學(xué)和電化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。石墨烯(RGO)自2004年發(fā)現(xiàn)以來(lái)，由于其具有獨(dú)特的性能和結(jié)構(gòu)，引起了各界研究者的極大興趣和廣泛關(guān)注。作為一種新型的碳納米材料，石墨烯具有二維有序蜂窩狀平面結(jié)構(gòu)且單獨(dú)存在，其厚度只有一個(gè)原子的二維晶體，除此之外，它還具有較大的比表面積、較強(qiáng)的導(dǎo)電性、優(yōu)良的熱力學(xué)性能以及機(jī)械性能，這些特點(diǎn)使其在電分析化學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。本論文主要通過(guò)改進(jìn)的Hu

2、mmer法制備了石墨烯，并對(duì)其進(jìn)行了表征和分析。用制備的石墨烯和石墨烯復(fù)合物修飾碳糊電極，研究其對(duì)部分離子和藥物的電化學(xué)響應(yīng)，主要內(nèi)容概括如下：
　　(1)經(jīng)過(guò)Hummer法先氧化后還原的過(guò)程制備了石墨烯，采用拉曼光譜、X射線衍射儀和掃描電子顯微鏡等手段對(duì)其進(jìn)行了表征分析。研究表明：拉曼光譜圖在1343.01 cm-1附近有一個(gè)較強(qiáng)的D峰出現(xiàn)，說(shuō)明C=C在氧化過(guò)程中被損壞，而XRD在11.12°附近的氧化石墨烯(200)晶面衍射峰

3、的出現(xiàn)說(shuō)明該晶體的結(jié)構(gòu)有所改變。經(jīng)過(guò)還原后，11.12°的特征峰的消失證明成功制備了石墨烯，此外，拉曼光譜和掃描電子顯微鏡的表征結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。
　　(2)用制備的RGO作修飾劑修飾碳糊電極，采用循環(huán)伏安法研究該修飾電極對(duì)Cu2+的電化學(xué)響應(yīng)。結(jié)果表明，在pH=3.53的B-R緩沖溶液中，石墨與石墨烯比例為8:1，且掃描范圍為-1.2～1.2 V時(shí)，以100 mV·s-1的掃描速度進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，發(fā)現(xiàn)在0.136 V左右處出

4、現(xiàn)一個(gè)峰形較好的氧化峰；峰電流與Cu2+濃度在5.0×10-8～1.0×10-5 mol·L-1范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，線性方程為ipa=-2.0638-0.0839C(Cu2+)，相關(guān)系數(shù)R=0.9989，檢出限為4.6×10-8 mol·L-1。
　　(3)成功地制備了RGO/DB18C6修飾電極。采用該修飾電極構(gòu)建了一種檢測(cè)Pb2+和NO2-的新型電化學(xué)體系。研究表明，RGO/DB18C6修飾電極對(duì)Pb2+和NO2-的氧化還

5、原過(guò)程有較明顯的催化作用，且檢測(cè)限分別達(dá)到8.8×10-9 mol·L-1和3.4×10-8 mol·L-1。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，特征峰電流與Pb2+濃度在1.0×10-8～1.0×10-5 mol·L-1范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，線性方程為ipc=2.0955+0.4377C(Pb2+)，線性相關(guān)系數(shù)R=0.9973。而特征峰電流與NO2-濃度在7.0×10-7～1.0×10-4 mol·L-1范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，線性方程為ipc=

6、0.5132+0.0192C(NO2-)，線性相關(guān)系數(shù)R=0.9987。將該修飾電極用于實(shí)際水樣的檢測(cè)，結(jié)果令人滿意。
　　(4)制備的RGO/PVC修飾碳糊電極對(duì)維生素C有較好的電化學(xué)行為，構(gòu)建了一種高選擇性、高靈敏性檢測(cè)維生素C的方法。在維生素C溶液中先富集25 s，在-0.4～0.9 V的掃描范圍內(nèi)以不同的掃描速率循環(huán)伏安掃描，研究結(jié)果表明，在10～120 mV·s-1的掃描速率范圍內(nèi)，氧化還原峰電流ip與掃速υ1/2呈線性