石墨烯金纳米棒复合材料制备及其电化学传感器应用研究

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1、渍西料技大学论文题目：石墨烯／金纳米棒复合材料制备及其电化学传感器应用研究学科门类：工学一级学科：化学工程与技术培养单位：化学与化工学院硕士生：白万乔导师：郭睿教授2014年5月TITLEPREPARATIoNoFGRAPHENE／GoLDNANoRoDSCoMPoSITESANDTHEIRAPPLICATIoNINELECTRoCHEMICALSENSORSAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillment

2、oftheRequirementfortheDegreeofBySupervisor：Prof．．R．．．．．．u．．．．．i．．．．G．．．．．．．u．．．．o．．May2014石墨烯／金纳米棒复合材料制备及其电化学传感器应用研究摘要石墨烯(Graphene)是一种新型二维结构的纳米材料，具有比表面积大、导电能力强、催化效率高、表面反应活性高以及吸附能力强等优异性质，吸引越来越多研究者的注意。目前，石墨烯被广泛应用在传感、催化、能量储存和转换、复合材料等领域。本论文制备了良好水分散性的石墨烯／金纳米棒复合材料

3、，并应用其修饰电极来对莱克多巴胺(RAC)和人乳头瘤状病毒fHPV)DNA序列进行电化学检测，构建了操作简单、响应快速、灵敏度高、选择性好的新型电化学传感器。主要内容如下：(1)通过改进的Hummer’S氧化还原法，在碱性条件下用硼氢化钠还原氧化石墨烯，从而合成出具有良好水分散性的石墨烯。再通过一步制备法，用抗坏血酸还原含有石墨烯的金生长溶液，由于静电作用，生成的带正电的金纳米棒(AuNRs)吸附到石墨烯表面上，制备得到石墨烯／AuNRs复合材料。对制得的材料分别用紫外可见、红外和透射电子显微镜等表征。(2)用

4、制备的石墨烯／AuNRs复合材料修饰玻碳电极来构建电化学传感器，使用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)来研究莱克多巴胺在该修饰电极上的电化学行为。结果表明，在pH为6．2时，莱克多巴胺浓度范围检测为1×10一～2．7×10～mol·L～，线性关系良好，回归方程为：i。(衅)=5．88C(mol·L‘1)+4．66×10～，仔=0．9996)，该方法的检出限为5．1×10。10mol·L‘1(S／N=3)。再使用该方法对实际猪尿样品进行加标回收检测，测得样品加标回收率在99．2～107．3％之间。(3)

5、使用电化学聚合方法，制备得到石墨烯／AuNRs／聚硫堇复合膜并将其修饰在玻碳电极上，先由HPV捕获探针与AuNRs形成的Au—S键将捕获探针固定在电极上，再根据碱基互补配对原则，借助辅助探针APl和AP2来形成长范围白组装DNA纳米结构并将其作为信号放大载体来构建一个简单而灵敏的DNA电化学生物传感器。通过研究HPV的DNA片段序列在电极上的电化学行为来对HPVDNA序列进行诊断和痕量。结果表明，该电化学生物传感器对HPVDNA具有很好的灵敏性和选择性，HPVDNA的浓度检测范围为1．0×10一～1．0x10。

6、3mol·L～，呈良好的线性关系，线性回归方程为：iD(衅)=38．68315+2．15253(109C(mol·L叫))(，=0．987，玎=6)。该DNA生物电化学传感器检出限(S／N=3)为4．034×10J4mol·L～。(4)将制备得到的水分散性的石墨烯／金纳米棒复合材料应用于电化学传感器和生物传感器分别来检测莱克多巴胺和HPVDNA序列，并进行实样检测，都取得了令人满意的效果，表明该新方法选择性好，有很高的精确性和灵敏度，用这种新型材料构建的电化学传感器在药物分子、生物分子检测方面有着潜在的应用价值

7、，可考虑将其应用在食品安全、基因诊断等领域。关键词：石墨烯，金纳米棒，莱克多巴胺，人乳头瘤状病毒，电化学生物传感器PREPARATIoNoFGRAPHENE／GoLDNANoRoDSCoMPoSITESANDTHEIRAPPLICATIONINELECTRoCHEMICALSENSoRSABSTRACTGrapheneisanewkindoftwo-dimensionalnanomaterial，withlargesurfacearea，strongconductiveability,highsurfaceac

8、tivity,highcatalyticefficiency,strongadsorptioncapacity,eta1．，whichhasattractedtheattentionofmanyresearchers．Currently,grapheneiswidelyusedinthefieldofsensors，catalysis，energystorageandconverSio