石墨烯、碳纳米管及纳米金复合材料修饰电极的制备及其应用研究

摘要

纳米复合材料的制备及其在化学修饰电极中的应用仍然是电分析化学研究的热点之一。本论文分别以电化学还原合成的石墨烯以及采用植物提取液合成的纳米金与碳纳米管复合,制成纳米电极材料并修饰到玻碳电极上,研究了不同药物在修饰电极上的响应情况,同时探讨了不同的药物分子在修饰电极上的电化学反应机理。主要的工作内容如下:
　　1.合成了氧化石墨烯(GO),对GO进行透射电镜(TEM)表征,将GO与多壁碳纳米管(MWCNTs)复合修饰于裸玻碳电极(GCE)上制得GO/MWCNTs/GCE;利用循环伏安法电化学还原GO/MWCNTs/GCE制得GR/MWCNTs/GCE,并用交流阻抗法(EIS)进行表征。研究了氯氮平在GR/MWCNTs/GCE上的电化学反应,结果表明该修饰电极具有优异的电催化性能,可用于氯氮平的催化氧化。在0.20 mol·L-1 Tris-盐酸(pH=8)中,氧化峰电流与氯氮平浓度在0.40~4.0μmol·L-1及6.0~40μmol·L-1的范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为2.5×10-7 mol·L-1。探讨了氯氮平在目标修饰电极上的电催化反应机理,在选定的反应条件下测得该反应的电子转移数、质子转移数均为2。将GR/MWCNTs/GCE应用于氯氮平片的含量测定以及加标回收实验,回收率在88.3％~106%之间。
　　2.利用电化学还原法制备石墨烯并与多壁碳纳米管复合,修饰到玻碳电极上制成(GR/MWCNTs/GCE)。对盐酸异丙肾上腺素在GR/MWCNTs/GCE上的电化学行为进行研究,发现GR/MWCNTs/GCE对盐酸异丙肾上腺素有较强的电化学催化作用。在0.20 mol·L-1柠檬酸-磷酸氢二钠(pH=7)中,氧化峰电流与盐酸异丙肾上腺素浓度在0.40~20μmol·L-1的范围内呈良好的线性关系,方法检出限(S/N=3)为9.4×10-8 mol·L-1。在GR/MWCNTs/GCE上探讨盐酸异丙肾上腺素的电催化反应过程,在选定的反应条件下测得参与反应的电子转移数、质子转移数均为1。将GR/MWCNTs/GCE应用于样品测定及加标回收实验,回收率在95.3%~108%之间。
　　3.采用荷叶提取液还原氯金酸合成纳米金,对生成的纳米金(Au)进行了红外光谱(FT-IR)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、透射电镜(TEM)表征,与 MWCNTs及 L-半胱氨酸(L-cys)复合制得电极材料Au/MWCNTs/L-cys修饰于裸玻碳电极上制得Au/MWCNTs/L-cys/GCE。利用交流阻抗法(EIS)对不同修饰电极进行表征。研究了左旋多巴在修饰电极上的电化学行为,在0.20 mol·L-1醋酸-醋酸钠体系(pH=2.6)中,氧化峰电流与左旋多巴浓度在0.60~40μmol·L-1,60~120μmol·L-1的范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)达5.2×10-8 mol·L-1;探讨了左旋多巴在Au/MWCNTs/L-cys/GCE上的电催化过程及反应机理,测得在选定的反应条件下参与反应的电子转移数和质子转移数均为2。将Au/MWCNTs/L-cys/GCE应用于样品测定及加标回收实验,回收率在91.3%~102%之间。
　　4.采用荷叶提取液还原氯金酸合成纳米金,将合成的纳米金与多壁碳纳米管(MWCNTs)复合制得 Au/MWCNTs电极材料,以滴涂法修饰到玻碳电极表面得到Au/MWCNTs/GCE,并用交流阻抗法(EIS)进行表征。研究了芦丁在修饰电极上的电化学行为。在0.20 mol·L-1醋酸-醋酸钠(pH=4)中,氧化峰电流与芦丁浓度在0.20~8.0μmol·L-1的范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)达7.2×10-8 mol·L-1。探讨了芦丁在Au/MWCNTs/GCE上的电催化反应机理,在选定的反应条件下测得参与反应的电子转移数、质子转移数均为2。将Au/MWCNTs/GCE应用于样品测定及加标回收实验,回收率在84.7%~112%之间。

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第一章 绪论

1.1前言

1.2碳纳米管

1.3石墨烯

1.4纳米金

1.5本论文研究的意义与内容

第二章 电化学合成石墨烯与碳纳米管复合修饰玻碳电极测定氯氮平的研究

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4 小结

第三章 石墨烯与碳纳米管复合修饰玻碳电极测定盐酸异丙肾上腺素

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4 小结

第四章 生物合成纳米金与MWCNTs/L-cys复合修饰玻碳电极测定左旋多巴的研究

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4小结

第五章 生物合成纳米金与 MWCNTs 复合修饰玻碳电极测定芦丁的研究

5.1引言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.4小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文