石墨烯量子点-银纳米颗粒复合物用于过氧化氢和葡萄糖比色检测.pdf

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1、第44卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第1期2016年1月ChineseJournalofAnalyticalChemistry41～48DOI：10．11895／j．issn．0253~820．150568石墨烯量子点一银纳米颗粒复合物用于过氧化氢和葡萄糖比色检测夏畅海欣陈帅陈旭伟王建华(东北大学理学院分析科学研究中心，生命科学与健康学院，沈阳110819)摘要以石墨烯量子点(GQDs)为还原剂和稳定剂，在其表面原位生长银纳米粒子(AgNPs)，制备了具有良好分散性的GQDs／AgNP

2、s纳米复合物，其粒径小于30nm。GQDs／AgNPs纳米复合物具有类过氧化物酶的催化活性，能有效催化HO，氧化3，3，5，5．四甲基联苯胺(TMB)并发生显色反应。稳态动力学分析表明，GQDs／AgNPs催化动力学遵循典型的Michaelis—Menten模型，其催化机理符合乒乓机制。与辣根过氧化物酶(HRP)相比，GQDs／AgNPs纳米复合物具有更强的亲和性。基于GQDs／AgNPs的催化活性和葡萄糖氧化产生HO的原理，建立了HO和葡萄糖的比色检测方法，检出限分别为0．18和1．6b~mol／

3、L。将本方法应用于血浆中葡萄糖的检测分析，结果与标准方法相符。关键词石墨烯量子点一银纳米粒子复合物；类过氧化物酶；过氧化氢；葡萄糖1引言银纳米粒子(AgNPs)是一种重要的纳米材料，在催化、电子和抗菌等领域得到广泛应用。但由于AgNPs易氧化和发生聚集，因此在实际分析应用中一般需加入稳定剂(如聚合物、有机小分子和纳米颗粒等)使其稳定存在。氧化石墨烯(GO)具有优良的电子、机械和化学性能，已成为构建GO一贵金属新型复合材料中广受欢迎的基本构件。这些GO．贵金属材料在催化[2J、表面拉曼扫描3J、抗菌J

4、、电子运输、制氢、光学和化学传感器等领域均表现出优良的性能。在一步光化学反应制备的GO／AgNPs复合物中，AgNPs在GO表面均匀分布，在无外加稳定剂的条件下，GO／AgNPs溶液呈现出良好的分散性及稳定性’。石墨烯量子点(GQDs)是尺寸小于100IllTI的零维石墨烯纳米片，其量子限域和边界效应带来的优良荧光性能使其在光电子器件、光伏和光发射器件、生物成像、传感和电化学催化等领域广泛应用¨”。本研究以GQDs为还原剂，发展了一种在GQDs表面原位生长AgNPs颗粒的新方法，进而得到GQDs／A

5、gNPs纳米复合物。GQDs在充当还原剂的同时，对原位生长的AgNPs表现出良好的稳定作用。此纳米复合物在HO：氧化3，3，5，5．四甲基联苯胺(TMB)产生显色反应的过程中呈现优良的催化活性，据此构建了一种简单、快速的H0和葡萄糖定量检测分析方法。2实验部分2．1仪器与试剂H-7650型透射电子显微镜(TEM)，工作电压为80kV；U一3900紫外可见分光光度计(日本日立公司)；LabRAMXploRA全自动显微拉曼光谱仪(法国HORIBAJOBINYVON公司)。石墨粉(南京先锋纳米材料科技有限

6、公司)；葡萄糖(Glu)、葡萄糖氧化酶(GOx)、AgNO、H：O：等(国药集团化学试剂有限公司)。除特别标注外，所有试剂皆为分析纯，实验用水为二次去离子水(18MQon)。2．2GQDs／AgNPs的制备2．2．1GQDs的制备首先根据文献[14]的方法制备GO，具体过程如下：将10．0g石墨粉、10．0g2015-07．16收稿；2015-08—13接受本文系国家自然科学基金项目(Nos．21275027，21235001，21475017)资助$E-mail：jianhuajrz@mail．n

7、eu．edu．cn第1期夏畅等：石墨烯量子点一银纳米颗粒复合物用于过氧化氢和葡萄糖比色检测43GQDs／AgNPs纳米复合物的粒径范围为8～30nm，比GQDs的粒径大，这是因为在GQDs表面生长了一层AgNPs纳米粒子所致。图2A是GQDs原位生长AgNPs前后的紫外一可见吸收光谱。GQDs在230nm处有最大吸收，对应芳香环sp杂化的7r一仃跃迁。而GQDs／AgNPs纳米复合材料除230nm处的吸收峰外，在403nm处出现新的吸收峰，为AgNPs的表面等离子体共振特征吸收峰，说明AgNPs成功

8、原位生长于GQDs表面。由GQDs和GQDs／AgNPs纳米复合物的x射线光电子能谱(XPS)全图分析结果(图2B)可以看到，GQDs和GQDs／AgNPs谱图中均有位于284eV处的c峰和532eV处的0。峰，但GQD／AgNPs在370eV附近出现了Ag的特征能谱峰。从A的高分辨谱图(图2c)可以看出，GQDs／AgNPs纳米复合物中Ag的特征峰分别位于368和374eV处，对应Ag的3d和3d，。这两个峰差值为6．0eV，与金属形态银的两峰理论差值相符。GQDs