碳量子點(diǎn)與石墨烯復(fù)合材料的制備及其在生物電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用.pdf

1、納米碳材料由于其獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)和機(jī)械特性，使其在許多領(lǐng)域具有潛在的價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景，而納米碳復(fù)合材料的研究是實(shí)現(xiàn)其潛在應(yīng)用價(jià)值的最好手段。本論文根據(jù)碳量子點(diǎn)(CDs)特殊的高比表面積、高催化活性和多活性位點(diǎn)等性能，制備了基于CDs的復(fù)合材料修飾電極。石墨烯(GR)具有良好的電導(dǎo)性并能快速均相傳遞電子，機(jī)械強(qiáng)度大、比表面積高等優(yōu)越的特性，制備了基于石墨烯的復(fù)合材料修飾電極。并將修飾電極應(yīng)用于生物小分子多巴胺(DA)和尿酸(UA)的電

2、化學(xué)檢測(cè)，構(gòu)建了四種新型的DA和UA電化學(xué)傳感器。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)在本章節(jié)中，我們制備了還原氧化石墨烯-碳量子點(diǎn)復(fù)合膜(rGO-CDs)，并將其修飾電極應(yīng)用于DA電化學(xué)傳感器，該傳感器具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。由于CDs表面帶有羧基官能團(tuán)，易于與帶正電荷的DA作用，同時(shí)，由于DA分子內(nèi)存在著芳香結(jié)構(gòu)，其容易與rGO形成π-π作用。而抗壞血酸(AA)和UA本身帶有負(fù)電與CDs相互排斥，且AA和UA沒有芳香結(jié)構(gòu)，

3、不能夠與rGO作用，所以rGO-CDs復(fù)合材料修飾電極(rGO-CDs/GCE)對(duì)于DA的檢測(cè)具有高的選擇性。其檢測(cè)的線性范圍為:0.01-450μM，檢出限為1.5 nM(3S/N)。將rGO-CDs/GCE應(yīng)用于檢測(cè)鹽酸多巴胺注射液中DA的含量，其結(jié)果令人滿意，且該生物電極至少可以保持6周的活性。
　　(2)在本章節(jié)中，利用簡(jiǎn)便的方法合成了氮摻雜碳量子點(diǎn)(N-CDs)，制備了環(huán)糊精包覆二茂鐵氮摻雜碳量子點(diǎn)(Fc@β-CD/N-

4、CDs)主客體復(fù)合材料修飾玻碳電極。采用透射電鏡(TEM)、紫外-可見吸收光譜、熒光光譜、紅外光譜等手段對(duì)Fc@β-CD/N-CDs等進(jìn)行了表征。N-CDs和β-環(huán)糊精包覆二茂鐵主客體絡(luò)合物涂覆與玻碳電極(GCE)上，用于在pH=4.0時(shí)電化學(xué)檢測(cè)尿酸。結(jié)果表明:UA在Fc@β-CD/N-CDs上的電化學(xué)響應(yīng)比裸GCE、N-CDs/GCE和Fc@β-CD/GCE更強(qiáng)，說明Fc@β-CD/N-CDs能對(duì)UA高靈敏性地測(cè)定。微分脈沖伏安法(

5、DPV)測(cè)定了尿酸的線性濃度范圍在5-120μM，檢出限為0.08μM(S/N=3)。修飾后的GCE電極對(duì)尿酸的檢測(cè)表現(xiàn)出良好的選擇性和靈敏度，并應(yīng)用于尿酸樣品的檢測(cè)，得到了令人滿意的結(jié)果。
　　(3)一般來說，雙金屬納米合金需要利用表面活性劑或聚合物的合成來控制其形態(tài)和大小。在這種情況下，金屬粒子與有機(jī)配體之間的界面接觸不夠，因此可能會(huì)阻礙有效的電荷負(fù)載轉(zhuǎn)移。在此，我們報(bào)道一個(gè)簡(jiǎn)便的方法，在GO水相中一鍋法原位合成雙金屬Au-P

6、d納米合金，同時(shí)將GO還原為rGO，形成Au-Pd-rGO復(fù)合材料。GO表面的活性基團(tuán)有效地促進(jìn)了Au-Pd納米合金負(fù)載在rGO上。Au-Pd-rGO分散在全氟磺酸(Nation)乙醇溶液中，電化學(xué)選擇性測(cè)定DA。Au-Pd雙金屬納米合金比Au或Pd單納米粒子顯示優(yōu)良的電化學(xué)性能。Au-Pd-rGO/NF修飾電極對(duì)DA的氧化表現(xiàn)出極好的電催化活性，具有良好的靈敏度，其線性檢測(cè)范圍為0.02-200μM，檢出限較低為2.35 nM。該方法

7、已成功應(yīng)用于測(cè)定DA注射液，結(jié)果令人滿意。
　　(4)核殼結(jié)構(gòu)Fe3O4@graphene納米微球分散于全氟磺酸膜中修飾電極，用于高選擇性的檢測(cè)多巴胺。首先，通過一步水熱合成法合成了核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4@GNs/Nafion，并用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和拉曼光譜進(jìn)行了表征。在抗壞血酸和尿酸共存時(shí)，核殼結(jié)構(gòu)Fe3O4@GNs/Nafion膜進(jìn)一步的應(yīng)用于測(cè)定多巴胺，結(jié)果表明，AA和UA的存在并沒有干擾DA的電化學(xué)檢測(cè)。DA的