花状多孔石墨烯微电极的传感性能

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1、花状多孔石墨烯微电极的传感性能石玉杰2016年1月中图分类号：UDC分类号：花状多孔石墨烯微电极的传感性能作者姓名石玉杰学院名称化学学院指导教师邵会波教授答辩委员会主席张韫宏教授申请学位理学硕士学科专业化学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月TheSensingPerformanceofFlowers-shapedPorousGrapheneMicroelectrodeCandidateName：YujieShiSchoolorDepartment:SchoolofChemistryFacultyMentor:Prof.HuiboShaoChair,The

2、sisCommittee：Prof.YunhongZhangDegreeApplied:MasterofScienceMajor：ChemistryDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任

3、何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要电化学生物传感器以其灵敏度高、特异性强、制备简单、成本低等优点，受到了广大科研工作者的青睐，广泛用于环境监测、食品分析、临床医学等领域。纳米材料的引入使得电化学生物传感器的性能得到了大大的改善，这是由于纳米材料具有大的比表面积、优异的催化性能和高的酶负载量。本论文主要工作是制备了三维结构的花状多孔石墨烯微电极，并研究了其在电化学生物传感器方面的应用，为新一代生物传感器的发展提供了有利的参考。本论文的主要工作内容如下：1.利用改良的Hummers方法制备了氧化石墨烯，然后采

4、用一步电沉积法在铂线上沉积了石墨烯，制备了花状多孔石墨烯微电极。通过扫描电子显微镜（SEM）研究了石墨烯的形貌，呈现三维多孔网状结构；利用X射线衍射仪（XRD）表征了其晶体结构，由最初的石墨粉转变为石墨烯后，晶体结构的完整性有所下降；用电化学方法表征了花状多孔石墨烯微电极的电化学性能，该微电极展现出优异的电化学性能，这是由于其优良的导电性和较多的边缘活性位点所致。2.利用浸渍法在花状多孔石墨烯微电极上固定葡萄糖氧化酶（GOD），制备了GOD@花状多孔石墨烯微电极，并将其用于葡萄糖的检测。该微电极由于具有大的比表面积和生物兼容性，所以能固定大量的酶并保持酶的活性。此外，在

5、GOD@花状多孔石墨烯微电极上，GOD的氧化还原反应展现了较快的电子转移特性，表观电子转-1移速率常数（ks）为2.18s，且实现了酶的直接电化学。在测定葡萄糖含量时，该微电极表现了两个线性范围：8.0–148.0μM和148.0–430.6μM，相应的灵敏度分别为-1-2-1-2267.34µAmMcm和38.15µAmMcm，有较低的检测限（LOD）为1µM，强的抗干扰能力，良好的稳定性和重现性。关键词：电沉积；花状多孔；石墨烯微电极；葡萄糖氧化酶；直接电化学I北京理工大学硕士学位论文AbstractDuetoitsadvantagesofhighsensitivi

6、ty,strongspecificity,simplepreparationandlowcost,electrochemicalbiosensorhasattractedseriousattention,whichhasbeenwidelyappliedinthefieldoftheenvironmentalmonitoring,foodanalysis,clinicalmedicineandsoon.Theintroductionofnanomaterialshasgreatlyimprovedtheperformanceoftheelectrochemicalbio

7、sensor,whichisascribedtoitshighspecificsurfacearea,excellentcatalyticperformanceandhighenzymeload.Thispaperpreparedathree-dimensionalporousactiveflowers-shapedgraphenemicroelectrodeandstudieditselectrochemicalbehaviorinelectrochemicalbiosensor.Theresearchprovidedabenefici