石墨烯-二茂鐵復(fù)合材料制備及其電化學(xué)傳感器研究.pdf

1、電化學(xué)傳感器是目前電化學(xué)研究的重要組成部分和熱點(diǎn)之一，因其靈敏度高、穩(wěn)定性好、檢測成本低、操作簡單快速等優(yōu)勢，廣泛用于環(huán)境污染檢測、生命科學(xué)、食品檢測和臨床診斷等領(lǐng)域。
　　石墨烯是一種由碳原子組成的二維材料，具有比表面積大、機(jī)械性能、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能以及電催化性能優(yōu)異等物理化學(xué)性質(zhì)，從2004年被發(fā)現(xiàn)以來，在技術(shù)革命方面有著廣泛的應(yīng)用。但是石墨烯表面呈惰性狀態(tài)易團(tuán)聚，限制了石墨烯的在各個領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用中，使用更多的是石墨

2、烯復(fù)合材料，即將不同性能的材料與石墨烯結(jié)合以提高石墨烯的電化學(xué)性能。二茂鐵具有夾心型結(jié)構(gòu)，含有氧化還原中心的過渡金屬化合物，是一種良好的電子轉(zhuǎn)移媒介體，其結(jié)構(gòu)容易被修飾，如果通過共價(jià)鍵作用將二茂鐵引入石墨烯制備新型石墨烯/二茂鐵復(fù)合材料，不僅可以增強(qiáng)傳感器中二茂鐵的電子活性，而且拓展了石墨烯及其復(fù)合材料在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　本論文設(shè)計(jì)合成了石墨烯/二茂鐵復(fù)合物。首先采用改進(jìn)的Hummers法得到水分散性良好的氧化石墨烯，通過與

3、二茂鐵的共價(jià)作用制備了氧化石墨烯/二茂鐵復(fù)合材料。采用紅外光譜、透射電鏡技術(shù)和X-射線衍射對材料的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。然后在恒電位下將其還原為石墨烯/二茂鐵。通過滴涂法制備了不同修飾電極對多巴胺進(jìn)行檢測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與單純的氧化石墨烯，石墨烯和二茂鐵修飾玻碳電極(GCE)相比，石墨烯/二茂鐵修飾玻碳電極對多巴胺具有更好的電流響應(yīng)信號。多巴胺的氧化還原峰電流與其濃度在0.4~300μmol/L范圍內(nèi)呈較好的線性關(guān)系，最低檢測限為8×1

4、0-8M(信噪比S/N=3)。該修飾電極對尿酸也進(jìn)行檢測，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，石墨烯/二茂鐵修飾電極對尿酸有很好的催化作用，氧化峰電流與尿酸濃度具有線性關(guān)系，其線性范圍為5×10-6~1×10-4mol/L，最低檢測限為0.0898μmol/L。在此基礎(chǔ)上，本文還構(gòu)建了HRP-GR-Fc-Nafion過氧化氫傳感器，研究表明，石墨烯與二茂鐵的協(xié)同作用提高了電子的傳遞速率，從而有效地提高了此傳感器的性能，還原峰電流與H2O2濃度在4~5000μ