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一步法电化学制备石墨烯—导电聚合物复合材料

一步法电化学制备石墨烯—导电聚合物复合材料

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作者：李乾和青岛科技大学

学位级别：硕士

近些年来,由石墨烯和导电聚合物组成的石墨烯-导电聚合物复合纳米材料因其具有独特的效应和功能而引起了人们广泛的兴趣和关注。由此也诞生很多制备石墨烯-导电聚合物复合纳米材料的方法。其中电化学法由于具有过程可控、易操作和绿色... 详细信息

近些年来,由石墨烯和导电聚合物组成的石墨烯-导电聚合物复合纳米材料因其具有独特的效应和功能而引起了人们广泛的兴趣和关注。由此也诞生很多制备石墨烯-导电聚合物复合纳米材料的方法。其中电化学法由于具有过程可控、易操作和绿色等特点,逐渐崭露头角。在电化学制备石墨烯-导电聚合物复合纳米材料的方法中,通过对电化学技术和参数的调控,可以实现一步合成石墨烯-导电聚合物复合纳米材料。本论文分别采用两种不同的电化学合成方法在修饰有氧化石墨烯(GNO)的基体电极表面制备了聚黄尿酸-电化学还原氧化石墨烯(PXa-ERGNO)复合纳米材料,并分别进行了一系列的研究,两种复合纳米材料的主要工作如下：(1)采用循环伏安电聚合方法成功制备了PXa-ERGNO复合纳米材料,通过扫描电子显微镜,循环伏安法和交流阻抗等技术,对制得的PXa-ERGNO复合纳米材料的形貌,尺寸及电化学性质等进行表征。共轭的氧化石墨烯片层与芳香环分子黄尿酸之间的π-π相互作用,能够增强黄尿酸的电聚合效率。富含羧基的PXa-ERGNO复合膜经过活化以后,通过共价键固定探针DNA,并且利用交流阻抗技术实现对目标DNA的灵敏检测,检测范围1.0×10-14mol/L～1.0×10-8mol/L,检测限达到4.2×10-15mol/L。(2)采用脉冲恒电位电聚合方法制备了PXa-ERGNO复合纳米材料,在施加脉冲电位的过程中,氧化石墨烯在阴极电位下还原成石墨烯,黄尿酸在阳极电位下发生聚合反应形成聚黄尿酸,在整个过程中就形成了聚黄尿酸-电化学还原氧化石墨烯复合材料。另外通过扫描电子显微镜和差分脉冲伏安法等技术对制得的PXa-ERGNO复合纳米材料的形貌,尺寸及电化学性质等进行表征。以催化碱基的电化学信号作为参考,优化复合材料的制备条件,并且构建电化学生物传感器,实现对鸟嘌呤和腺嘌呤单独存在以及共存情况下的检测,单独检测鸟嘌呤和腺嘌呤的检测限分别为4.0×10-7mol/L和6.0×10-7mol/L。

关键词：一步法电合成电化学还原氧化石墨烯电聚合黄尿酸电化学传感器

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