氧化镍-还原氧化石墨烯复合材料的制备及性能研究

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氧化镍(NiO)在自然界中含量非常丰富,开采成本低廉是一种性价比极高的材料。氧化镍为过渡金属氧化物,能带间隙在3.6-4.0 eV之间,是p型半导体材料的重要备选之一。此外,它具有高的等电点(10.7)、良好的化学稳定性能和生物相容性等特点,成为了科研工作者的研究重点。片状氧化镍表面有更多的活性位点和更大的比表面积,极大的提高了与溶液的接触面积,所以可制成电化学生物传感器对活性分子进行测试分析。氧化镍自身具有很大的内阻,阻碍了感应信号的快速传出从而阻碍了它在生物传感器方面的发展。还原氧化石墨烯(RGO)是二维层状材料具有极佳的导电性能,并且表面带有许多含氧官能团,所以亲水性能也非常好。将氧化镍纳米片与还原氧化石墨烯按照一定比例复合,可以很好的弥补氧化镍纳米片的缺陷。本文分别通过水热法和Hummers法制备氢氧化镍纳米片和氧化石墨烯,然后通过超声法将二者复合到一起形成均匀胶体溶液,随后通过自制喷涂设备将胶体溶液均匀喷涂到ITO导电玻璃表面,最后在氩气保护下热处理还原形成氧化镍纳米片还原氧化石墨烯复合材料/ITO电极。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对材料进行测试分析。根据SEM、EDS和XRD的测试结果可知复合材料由氧化镍纳米片与还原氧化石墨烯材料构成。通过电化学工作站,采用三电极法对氧化镍纳米片还原氧化石墨烯复合材料/ITO电极进行电化学性能的测试分析。多巴胺(DA)和尿酸(UA)分别作为目标生物分子和干扰生物分子,采取循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)对其进行检测。根据测试结果分析可知,氢氧化镍与氧化石墨烯的最佳初始质量比为1:3,测试环境最佳pH为7.0。DA生物分子浓度为0–60μM范围时,复合材料电极表现出的灵敏度和检测限分别为1.04μA·μM-1和1μM。此外,复合材料电极在UA的干扰下不影响对DA的检测,同时该电极的稳定性与重复性良好。
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