本文關鍵詞：石墨烯—核殼納米復合材料的制備及電化學傳感器應用研究

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【摘要】：石墨烯因其杰出的電子、電化學以及耐熱的優(yōu)越性能和實際應用價值而吸引了眾多研究者。石墨烯的獨特性質,如高比表面積、高電子移動速率和杰出的生物相容性,導致它能應用于復合材料、電子、新能源和醫(yī)學等領域。本文中我們合成了石墨烯及三維石墨烯(3D-GR)以及金屬@半導體核殼納米材料。利用石墨烯的獨特性質,結合金屬@半導體核殼納米材料的高催化性能、高生物結合性能,構建了基于石墨烯-金屬@半導體核殼納米材料修飾電極并應用于生物小分子及雙酚類物質的電化學檢測研究。本論文主要開展了以下三個方面的研究工作：(1)基于石墨烯和Au@ZnO納米復合材料修飾電極檢測抗壞血酸。采用高分辨透射電子顯微鏡和能譜儀對石墨烯和花瓣狀Au@ZnO核殼納米材料進行表征。實驗得出,工作電位在0.13 V時,傳感器對抗壞血酸展現(xiàn)出非常優(yōu)異的電催化氧化。實驗結果表明,傳感器在穩(wěn)態(tài)電流條件下的響應時間為2s,抗壞血酸濃度在0.10～600μM范圍內與傳感器的信號響應呈現(xiàn)很好的線性關系,靈敏度為24.12μA mM-1,檢測限為0.039μM(S/N=3)。此外,其他電活性物質對該傳感器的測量沒有明顯干擾,并且對水樣品中的抗壞血酸進行檢測,結果令人滿意。(2)基于3D石墨烯和Au@CuO納米復合材料修飾電極同時檢測抗壞血酸、多巴胺和尿酸的電化學傳感器。采用了高分辨透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射和能譜儀對3D-GR和Au@Cu0進行表征。在最優(yōu)實驗條件下,傳感器可以實現(xiàn)對抗壞血酸、多巴胺和尿酸的同時檢測同時表現(xiàn)出非常優(yōu)異的電催化氧化性能。實驗結果表明：傳感器對抗壞血酸、多巴胺和尿酸的線性響應分別為是5～1000μM,2～100～1100μM,3～1100μM；檢出限分別是1.40 pM.0.42 μM和0.53μM(S/N=3)。該傳感器具有高靈敏度和高穩(wěn)定性,抗干擾能力強,實驗結果令人滿意,能夠用于實際樣品的檢測。(3)基于3D石墨烯和CNPs@CuO納米復合材料修飾電極用于同時檢測對苯二酚和間苯二酚。通過高溫水熱法制備得碳納米球(CNPs)。實驗利用掃描電子顯微鏡對3D石墨烯和CNPs@CuO核殼納米材料的形貌結構進行表征和利用能譜儀對CNPs@CuO核殼納米材料的元素組成進行鑒定。實驗結果表明：傳感器對對苯二酚和間苯二酚的線性響應濃度分別是0.5～300～1200μM和10～800 μM,其檢出限分別是0.16μM和1.69 μM(S/N=3)。傳感器表現(xiàn)靈敏度高,穩(wěn)定性好,實現(xiàn)了對苯二酚的鑒別性檢測,對其他共存的電活性物質有一定的抗干擾能力,實驗結果令人滿意,能夠實現(xiàn)對實際污水樣品的檢測。
【關鍵詞】：石墨烯 金屬@半導體核殼納米材料 電化學傳感器
【學位授予單位】：云南民族大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;O657.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 石墨烯概述9-12
• 1.1.1 石墨烯的基本性質9-10
• 1.1.2 石墨烯的制備10-11
• 1.1.3 石墨烯在電化學與生物傳感器方面的應用11-12
• 1.2 金屬@半導體核殼納米復合材料概述12-14
• 1.2.1 金屬@半導體核殼納米復合材料的制備12-13
• 1.2.2 金屬@半導體核殼納米復合材料的應用13-14
• 1.3 選題依據(jù)與完成的主要內容14-15
• 第二章 基于石墨烯/Au@ZnO復合材料構建抗壞血酸傳感器15-25
• 2.1 引言15
• 2.2 實驗部分15-17
• 2.2.1 試劑及儀器15
• 2.2.2 石墨烯的制備15-16
• 2.2.3 Au@ZnO核殼納米復合材料的制備16
• 2.2.4 傳感器的制備16-17
• 2.2.5 實驗方法17
• 2.3 實驗結果與討論17-24
• 2.3.1 Au@nO納米材料和石墨烯-Au@ZnO納米復合材料的表征17-18
• 2.3.2 石墨烯/Au@ZnO修飾電極的循環(huán)伏安特性18-19
• 2.3.3 石墨烯/Au@nO修飾電極的阻抗譜表征19-20
• 2.3.4 實驗條件的優(yōu)化20-21
• 2.3.5 峰電流與掃速的關系21
• 2.3.6 石墨烯/Au@ZnO復合修飾電極對AA的線性響應21-23
• 2.3.7 AA傳感器的再現(xiàn)性和穩(wěn)定性23
• 2.3.8 干擾實驗23-24
• 2.3.9 實際樣品檢測24
• 2.4 小結24-25
• 第三章 基于3D石墨烯/Au@CuO復合材料同時檢測抗壞血酸、多巴胺和尿酸25-39
• 3.1 引言25
• 3.2 實驗部分25-27
• 3.2.1 試劑及儀器25-26
• 3.2.2 3D石墨烯的制備26
• 3.2.3 Au@CuO核殼納米復合材料的制備26-27
• 3.2.4 傳感器的制備27
• 3.2.5 實驗方法27
• 3.3 實驗結果與討論27-37
• 3.3.1 3D石墨烯-Au@CuO納米復合材料的表征27-29
• 3.3.2 3D石墨烯-Au@CuO修飾電極的差分脈沖伏安特性29-30
• 3.3.3 3D石墨烯-Au@CuO修飾電極的阻抗表征30-31
• 3.3.4 實驗條件的優(yōu)化31-33
• 3.3.5 3D-GR/Au@CuO復合修飾電極對AA、DA和UA的線性響應33-35
• 3.3.6 傳感器的再現(xiàn)性和穩(wěn)定性35-36
• 3.3.7 干擾實驗36-37
• 3.3.8 實際樣品檢測37
• 3.4 小結37-39
• 第四章 基于3D石墨烯/CNPs@CuO復合材料同時檢測對苯二酚和間苯二酚39-51
• 4.1 引言39
• 4.2 實驗部分39-40
• 4.2.1 試劑及儀器39
• 4.2.2 3D石墨烯的制備39-40
• 4.2.3 CNPs@CuO核殼納米復合材料的制備40
• 4.2.4 傳感器的制備40
• 4.2.5 實驗方法40
• 4.3 實驗結果與討論40-50
• 4.3.1 CNPs@CuO納米復合材料和3D石墨烯-CNPs@CuO的表征40-41
• 4.3.2 3D石墨烯-CNPs@CuO修飾電極的循環(huán)伏安特性41-43
• 4.3.3 3D石墨烯-Au@CuO修飾電極的阻抗表征43
• 4.3.4 實驗條件的優(yōu)化43-46
• 4.3.5 3D石墨烯/CNPs@CuO復合修飾電極對HQ和RS的線性響應46-48
• 4.3.6 傳感器的再現(xiàn)性和穩(wěn)定性48-49
• 4.3.7 干擾實驗49
• 4.3.8 實際樣品檢測49-50
• 4.4 結論50-51
• 第五章 結論與展望51-53
• 5.1 結論51
• 5.2 展望51-53
• 參考文獻53-59
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文59
• 攻讀碩士學位期間的獲獎情況59-61
• 致謝61

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