基于石墨烯電化學(xué)傳感器的構(gòu)建及對偶氮類色素的應(yīng)用.pdf

1、石墨烯是一種獨特的 sp2雜化的單層碳原子結(jié)構(gòu)的新型二維材料，自2004年第一次出現(xiàn)就引起了人們的廣泛關(guān)注。石墨烯由于具備優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、大的特殊的比表面積以及高超的導(dǎo)電性等優(yōu)點，因此被大量的應(yīng)用于超級電容器、電池以及傳感器等領(lǐng)域。石墨烯層與層之間存在較強(qiáng)的范德華力，使得石墨烯容易團(tuán)聚，難以分散在常用的溶劑中，因此需要通過有效的功能化方法來改善石墨烯的分散性，發(fā)揮其優(yōu)異的性能。
　　納米金屬及氧化物材料具有電子轉(zhuǎn)移速率快、催化效率

2、高等特點，因此在光學(xué)、電化學(xué)和催化等領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)越的應(yīng)用前景。納米金屬及氧化物材料具備尺寸較小、比表面積較大和活性位點較多等催化劑的基本要求，在有機(jī)反應(yīng)中是一類重要的催化劑。無論是貴金屬 Pt、Pd還是非貴金屬金屬 Co、Ni以及金屬氧化物WO3等，它們的催化活性都普遍較高，在催化劑領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛。
　　食用色素是人們生活中常用的添加劑之一，過量的使用會對人體健康產(chǎn)生危害作用，特別是經(jīng)過有機(jī)反應(yīng)合成的偶氮類色素。日落黃、檸檬黃、

3、誘惑紅和莧菜紅等色素是國家允許食用的偶氮類色素，并且國家規(guī)定了其在食品中的最大添加量。食品中色素的含量超標(biāo)會對人體健康產(chǎn)生毒副作用，因此對色素的使用進(jìn)行有效的檢測和控制十分必要。
　　本論文基于陽離子表面活性劑CTAB和PDDA功能化的石墨烯負(fù)載多種納米金屬及氧化物材料形成的復(fù)合材料，構(gòu)建了靈敏檢測四種偶氮類合成色素的電化學(xué)傳感器。通過 TEM、紫外光譜、紅外光譜、XRD、EIS等多種方法對合成材料及修飾電極進(jìn)行表征，采用CV、D

4、PV等方法研究了修飾電極對偶氮類色素的高效靈敏的電催化性能，最后應(yīng)用于實際樣品分析，得到良好的結(jié)果。1． CTAB-Gr-Pt/GCE修飾電極的制備及對日落黃的測定
　　本實驗通過靜電自組裝的方式合成CTAB-Gr-Pt復(fù)合物，建立了新型靈敏的CTAB-Gr-Pt/GCE電化學(xué)傳感器。由于石墨烯和納米Pt的大的比表面積和電催化作用，因此CTAB-Gr-Pt復(fù)合物能夠提高日落黃的電化學(xué)信號。通過TEM、紫外光譜法、紅外光譜法、EIS

5、等方法對復(fù)合材料及修飾電極進(jìn)行表征，采用CV和DPV方法研究了日落黃在 CTAB-Gr-Pt/GCE修飾電極上的電化學(xué)行為。在最優(yōu)條件下，日落黃的線性范圍是0.08-10.0μmol/L，檢出限是4.2 nmol/L。該方法靈敏度較高，可以用于飲料中日落黃的測定并得到滿意的回收結(jié)果。
　　2． PDDA-Gr-Pd/GCE修飾電極的制備及對日落黃和檸檬黃的同時測定
　　本實驗基于PDDA-Gr-Pd復(fù)合物構(gòu)建了同時測定日落黃

6、和檸檬黃的新型的電化學(xué)傳感器。PDDA作為一種陽離子表面活性劑可以把納米Pd吸附到石墨烯的表面。由于石墨烯和納米Pd的大表面積和導(dǎo)電性的協(xié)同作用，PDDA-Gr-Pd復(fù)合物對日落黃和檸檬黃的電化學(xué)信號表現(xiàn)出良好的選擇性和靈敏性。通過TEM、紫外光譜法、XRD、EIS等方法對復(fù)合材料及修飾電極進(jìn)行表征，采用CV和DPV方法研究了日落黃和檸檬黃在PDDA-Gr-Pd/GCE修飾電極上的電化學(xué)行為。在最優(yōu)條件下，日落黃和檸檬黃的線性范圍分別為

7、0.01-10.0μmol/L和0.01-8.0μmol/L，檢出限分別為2.0 nmol/L和5.0 nmol/L。此方法簡單靈敏，能夠同時測定飲料中日落黃和檸檬黃的含量并得到滿意的結(jié)果。
　　3． PDDA-Gr-Ni/GCE修飾電極的制備及對誘惑紅的測定
　　本實驗基于PDDA-Gr-Ni復(fù)合物構(gòu)建了靈敏測定誘惑紅的電化學(xué)傳感器。通過 TEM、紫外光譜法、XRD、EIS等方法對復(fù)合材料及修飾電極進(jìn)行表征，采用CV和DP

8、V方法研究了誘惑紅在PDDA-Gr-Ni/GCE修飾電極上的電化學(xué)行為。實驗發(fā)現(xiàn)，PDDA-Gr-Ni復(fù)合物良好的電催化作用能夠提高誘惑紅的電化學(xué)響應(yīng)信號。在最優(yōu)條件下，誘惑紅的線性范圍為0.05-10.0μmol/L，檢出限為8.0 nmol/L。此方法簡單靈敏，成功的用于飲料中誘惑紅的測定，并得到滿意的回收結(jié)果。
　　4. PDDA-Gr-WO3/GCE修飾電極的制備及對莧菜紅的測定
　　本實驗成功制備了基于PDDA-G