基于石墨烯修飾的生物小分子與HIV電化學(xué)傳感器研究.pdf

1、石墨烯是由sp2雜化碳原子緊密堆積而成的具有單原子層厚度的平面六方晶格新型碳材料，其特殊的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的機(jī)械、光學(xué)、熱學(xué)以及電學(xué)性能，受大了諸多領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。將石墨烯作為敏感元件構(gòu)建新型電化學(xué)傳感器，不僅豐富了構(gòu)建傳感器材料的種類(lèi)，同時(shí)基于石墨烯獨(dú)特的理化性質(zhì)，可以有效提高傳感器的性能。本論文主要研究了石墨烯的制備、修飾、石墨烯復(fù)合電極應(yīng)用于電化學(xué)傳感器及其對(duì)生物分子蘆丁、多巴胺以及HIV序列的檢測(cè)研究，具體研究?jī)?nèi)容如下：
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2、、采用改進(jìn)的Hummers法制備氧化石墨，經(jīng)超聲分散后用L-半胱氨酸對(duì)其進(jìn)行還原，制得石墨烯，利用紅外(FT-IR)、X射線(xiàn)衍射(XRD)、拉曼（Raman）、掃描電鏡（SEM）、熱重（TG）等技術(shù)對(duì)其結(jié)構(gòu)、形貌及熱穩(wěn)定性進(jìn)行研究。結(jié)果表明，氧化石墨被L-半胱氨酸還原成石墨烯后，其大量的C=O、-OH和C-O-C等含氧官能團(tuán)已被除去，氧化石墨中的一部分sp3雜化碳原子轉(zhuǎn)變?yōu)閟p2雜化碳原子，石墨烯被剝離為無(wú)序的片層結(jié)構(gòu)，同時(shí)具有良好的熱

3、穩(wěn)定性，制得的石墨烯可在Nafion中形成穩(wěn)定的懸浮液。
　　2、通過(guò)在石墨烯修飾玻碳電極表面電聚合的方法制備了對(duì)氨基苯磺酸/石墨烯修飾電極(p-ABSA/GN/GCE)。采用差分脈沖伏安法研究了蘆丁在該修飾電極上的電化學(xué)行為。結(jié)果表明，由于GN與p-ABSA的協(xié)同作用，該修飾電極顯著提高了對(duì)蘆丁的檢測(cè)靈敏度。在優(yōu)化條件下，峰電流值與蘆丁的濃度在5.0×10-8mol/L～1.0×10-5mol/L呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，檢出限為2.2

4、×10-8mol/L(3σ)，該修飾電極靈敏度高、穩(wěn)定性好，可用于實(shí)際復(fù)方蘆丁片的測(cè)定，樣品檢測(cè)回收率為96.35％～99.28%，結(jié)果令人滿(mǎn)意。
　　3、采用循環(huán)伏安法將L-色氨酸聚合到石墨烯修飾電極表面，制成了L-色氨酸/石墨烯(p-L-Trp/GN)修飾電極，研究了多巴胺在該修飾電極上的電化學(xué)行為，并討論了用差分脈沖伏安法檢測(cè)多巴胺的可行性，結(jié)果表明，p-L-Trp/GN修飾電極對(duì)多巴胺具有良好的催化作用，峰電流值與多巴胺濃

5、度在2.0×10-7mol/L～1.0×10-4mol/L呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性方程為：Ipa=－0.398c－1.150(R2=0.997)，檢出限為：6.0×10-8mol/L。此修飾電極具有良好的穩(wěn)定性與重現(xiàn)性，在高濃度抗壞血酸存在的條件下可選擇性檢測(cè)多巴胺。
　　4、將制備好的石墨烯與0.2%Nafion溶液相混合，形成穩(wěn)定的石墨烯/Nafion溶液，將制備好的石墨烯/Nafion修飾到玻碳電極表面，采用電化學(xué)交流阻抗（E

6、IS）技術(shù)對(duì)HIV傳感器進(jìn)行表征及序列的測(cè)定。修飾電極與探針HIV堿基發(fā)生強(qiáng)烈的π-π相互作用，使得探針HIV吸附到電極表面，阻抗值增大；當(dāng)目標(biāo)HIV通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)與探針HIV相結(jié)合后所形成的雙鏈HIV則會(huì)從石墨烯表面釋放出來(lái)，阻抗值隨之減小。研究發(fā)現(xiàn)，交流阻抗的變化值ΔRet與目標(biāo)HIV的濃度對(duì)數(shù)在1.0×10-13mol/L～1.0×10-10mol/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性回歸方程為ΔRet(Ω)=－713lgc－528