基于石墨烯修饰的电化学传感器制备及对酚类的检测

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科技在快速发展,一系列环境问题逐渐引起了广泛关注,环境污染物的检测方法也得到了拓展。电化学传感器由于简单的操作,高的灵敏度被广泛应用于食品、染料、医学和环境等领域。本论文主要以氧化石墨烯为基底负载其他不同纳米材料,构建了三种电化学传感器,用于水中酚类污染物的检测。主要内容如下:
  第一章:首先综述纳米材料的制备方法、表征手段及应用领域,其次介绍石墨烯和氧化石墨烯的结构特点、性质以及应用,然后阐述环境污染物的检测。最后基于调研成果提出论文设想。
  第二章:通过等电点法合成layerbylayer结构的四氧化三铁-氧化石墨烯纳米复合材料,构建四氧化三铁-氧化石墨烯纳米复合材料修饰电极的电化学传感器用于邻苯二酚的检测。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X-射线衍射等技术对所制备的纳米复合材料进行表征。采用循环伏安法研究邻苯二酚在该修饰电极上的电化学行为,并采用示差脉冲伏安法检测邻苯二酚。邻苯二酚的氧化峰电流与其浓度呈现良好的线性关系,表明制备的传感器用于邻苯二酚检测的结果令人满意。
  第三章:利用循环伏安法将L-半胱氨酸沉积到氧化石墨烯上,同时将氧化石墨烯还原成还原氧化石墨烯。通过对比不同材料在电化学阻抗实验中的电化学行为,结果表明还原氧化石墨烯具有更小的电化学阻抗,有利于电子的快速转移。构建的传感器可以用于对苯二酚的检测,对苯二酚的氧化峰电流与其浓度呈现良好的线性关系,并且具有良好的灵敏度和重现性。
  第四章:设计并构建L-半胱氨酸掺杂氧化石墨烯共轭钴酸镍修饰电极的电化学传感器,该传感器可以用于水中邻苯二酚和对苯二酚的同时检测。采用扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱法和拉曼光谱法对合成的L-半胱氨酸掺杂氧化石墨烯共轭钴酸镍复合材料进行一系列表征,结果表明该复合材料被成功制备。用循环伏安法研究了L-半胱氨酸掺杂氧化石墨烯共轭钴酸镍修饰电极及各种对照电极在pH等于7的磷酸盐缓冲溶液中的电化学行为,结果表明L-半胱氨酸掺杂到氧化石墨烯薄片和钴酸镍协同作用导致L-半胱氨酸掺杂氧化石墨烯共轭钴酸镍修饰电极信号放大,使得待测物的氧化电流更强,同时邻苯二酚与对苯二酚的氧化还原峰的电位差更大,便利二者的同时检测。
  本论文围绕氧化石墨烯掺杂纳米材料修饰电极的制备及应用展开,制备的具有独特结构的纳米材料可以构建电化学传感器,实现了酚类污染物的定量检测,同时讨论了反应机理。因此,本研究具有重要的理论意义和广泛的应用前景。
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