基于聚吡咯/石墨烯的甘油酶电极的构建及性能研究

本文以循环伏安法在玻碳电极表面制备了聚吡咯(PPy)膜,以水热还原法制备了三维石墨烯(GN),并以此构建了甘油酶电极。所构建的甘油酶电极以甘油激酶(GK)和甘油三磷酸氧化酶(GPO)为催化剂,以三维石墨烯(GN)为载体,以聚吡咯(PPy)为介体,以Nafion溶液作为粘结剂。该甘油酶电极可以在酶、介体及电极表面提供良好的电子转移。论文探究了吡咯的聚合条件,并采用扫描电子显微镜及电化学方法对其进行了表征;对该酶电极的修饰材料、工作条件等进行了优化,采用电化学方法对其性能进行了评价。结果表明,聚吡咯的聚合圈数为8时其导电性能最优,所述的基于聚吡咯/石墨烯的甘油酶电极在pH为7.0,浓度为0.2mmol/L的磷酸缓冲溶液对甘油有着较高的电流响应,其催化电流达46.2μA,电流密度达677.6μA/cm~2。     

基于石墨烯-辣根过氧化物酶修饰电极的过氧化氢传感器

本文采用Hurnmers方法制备了氧化石墨,通过超声波振荡后得到氧化石墨烯并用水合肼进行还原,制得还原石墨烯,结果表明,制备的氧化石墨烯材料的层间距由原料石墨的0.33 nm增加到0.86 nm,结构上出现了含氧基团,还原后的石墨烯某些含氧基团消失。制备了基于石墨烯修饰辣根过氧化物酶（HRP）电极的过氧化氢传感器,该传感器以石墨烯（GR）作为酶的载体,壳聚糖（CS）为粘结剂,硫堇（Th）作为电子传递材料,玻碳电极（GC）为基体,结果显示,石墨烯和硫堇在修饰电极中有协同作用的效果,基于GR-Th-HRP-CS/GC修饰电极的过氧化氢传感器,具有良好的检测性能,催化电流与H2O2浓度的线性范围为5.0×10-5~1.1×10-3 mol/L,检测限为9.53×10-7 mol/L,表观米氏常数 为6.55×10-5 mol/L,该传感器具有优越的过氧化氢检测性能,可用于过氧化氢含量检测。     

基于石墨烯构建的电化学传感器测定抗坏血酸

制备石墨烯修饰电极建立电化学方法实现对抗坏血酸的测定。采用电化学还原技术,通过一步电沉积制备石墨烯修饰玻碳电极(ERGO/GCE),并用循环伏安法研究抗坏血酸(ascorbicacid,AA)在该修饰电极上的电化学行为,结果表明,所制备的石墨烯修饰电极较裸玻碳电极对抗坏血酸有显著的电催化效果。在p H=6.5的磷酸盐缓冲溶液中,AA在-0.4 V～0.8 V扫描电位范围内有1个不可逆的氧化峰出现。在优化的实验条件下,AA的浓度在1.7×10-3 mol/L～2×10-5 mol/L范围内与其氧化峰电流值呈良好的线性关系,相关系数为0.991,最低检出限为9×10-6mol/L(S/N=3)。探究了修饰电极的稳定性、抗干扰性,结果表明电极稳定性良好,抗干扰能力较强。用此修饰电极对橙汁中的AA含量进行检测,加标回收率在97.95%～98.68%之间。用本文建立的电化学方法可用于橙汁中AA的测定,结果比较满意。     

二氧化锰/石墨烯/棉织物复合电极的制备及其电化学性能

为研究并增强柔性织物电极的电化学性能,采用改进Hummers法制备得到高浓度氧化石墨烯水溶胶,并通过干涂层法将氧化石墨烯涂覆于棉织物表面,经化学-微波两步还原法还原氧化石墨烯,制备了石墨烯/棉织物。进一步采用电化学沉积法将二氧化锰沉积在石墨烯/棉织物上,得到二氧化锰/石墨烯/棉织物复合电极材料。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪和红外光谱仪对复合电极材料的形貌和结构进行表征。研究结果表明:复合电极材料在0.25 A/g的电流密度下比电容达到490 F/g,1 000次电容放电后电容保持在95.5%,能量密度达到17.01 W·h /kg。     

Nafion/MB/HRP酶电极的制备及在测定植物油过氧化值中的应用

研究了Nafion/MB/HRP酶电极在有机相介质中对油脂过氧化物还原的催化能力,阐述了亚甲基蓝-HRP-过氧化月桂酰之间的氧化还原过程及机理;Nafion/MB/HRP酶电极在有机相介质的电极过程属于表面电化学控制过程而非蛋白质扩散控制过程;所制备的Nafion/MB/HRP酶电极在所选有机相表现出良好的稳定性和重现性;Nafion/MB/HRP酶电极对过氧化月桂酰的催化还原电流响应在2.5×10-6～2.3×10-4 mol/L浓度范围内有较好的线性关系:△Ipred=0.016 3×CLHP+0.009 1,(R=0.998);Nafion/MB/HRP酶电极法应用于实际油样的检测,结果与标准的碘量法一致,但精度和准确度高于标准碘量法.     

纳米金/石墨烯修饰电极测定食品中的诱惑红

利用滴涂法制备石墨烯修饰电极,采用电化学还原法将纳米金粒子修饰到石墨烯修饰电极的表面,制备了纳米金/石墨烯修饰电极。研究诱惑红在纳米金/石墨烯修饰玻碳电极上的电化学行为,建立一种测定食品中诱惑红含量的新方法。结果表明,在pH=5.0的磷酸盐缓冲溶液中,-0.8~0.8 V电位范围内,诱惑红在纳米金/石墨烯修饰玻碳电极上出现一对可逆的氧化还原峰,纳米金/石墨烯修饰玻碳电极对诱惑红的电化学反应具有很好的电催化作用;在8.00×10~(-8)~1.00×10~(-5)mol/L的范围内,氧化峰电流与诱惑红浓度成线性关系,检出限为8.00×10~(-9)mol/L。该修饰电极具有良好的灵敏度、选择性和稳定性,可用于食品中诱惑红含量的测定,回收率在96.9%~101.6%之间,因此该方法可以用于测定食品中诱惑红的含量。     

功能化石墨烯的制备及石墨烯/聚氨酯复合材料的性能研究

以石墨为原料,通过Hummers法和金属Al粉化学还原后超声分散制备了还原氧化石墨烯(rGO),并以钛酸酯偶联剂311W和TiO_2为改性剂,制备了偶联剂改性还原氧化石墨烯(rTGO)和TiO_2包覆还原氧化石墨烯(Ti-rGO)。通过紫外-可见光谱、傅里叶红外光谱及扫描电镜进行了表征,并与聚氨酯共混制备了石墨烯/聚氨酯复合材料和涂层织物,研究了石墨烯种类及添加量对复合材料力学、导电、耐老化性能的影响。结果表明,石墨烯种类及质量分数对复合材料性能影响较大,改性后石墨烯的分散性与稳定性增强,团聚现象降低,石墨烯或功能化石墨烯与聚氨酯复合后,能大幅度提升复合材料的力学、导电及耐老化性能。     

氧化镍/还原氧化石墨烯/碳布复合材料超级电容器的制备与电化学性能

利用水热合成法，在碳布上制备不同比例的镍基前驱体氢氧化镍[Ni(OH)₂]。通过管式炉高温煅烧，形成氧化镍/碳布复合材料；再浸渍氧化石墨烯溶液，经二次煅烧制备氧化镍(NiO)@还原氧化石墨烯(rGO)/碳布(C)复合材料。采用SEM、TEM对NiO@rGO/C复合材料进行形貌观察，通过XPS分析不同复合材料的结构和官能团，采用三电极体系测试样品的电化学性能，采用蓝电电池测试电极的循环性能。试验结果表明：NiO-1@rGO/C复合材料在1 mA/cm²电流密度下面积比电容可达548.9 mF/cm²,经10 000次充电/放电循环，电极的电容保持率为85.7%,表明负载了NiO和rGO的碳布复合材料具有优异的电化学性能和较好的循环寿命。     

氮掺杂石墨烯基酶修饰电极测定对苯二酚

在改进的Hummers方法制备得到的氧化石墨基础上,以聚苯胺为氮源,采用水热还原法制备了氮掺杂石墨烯纳米材料,并采用傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜等方法对制备的纳米材料进行表征。将制备的氮掺杂石墨烯与辣根过氧化物酶复合制备了酶修饰电极用来进行对苯二酚的检测。采用循环伏安法研究了该酶修饰电极对对苯二酚的催化性能。结果表明,该酶修饰电极在H_2O_2存在的情况下,对对苯二酚具有很好的催化活性,在确定的实验条件下,对苯二酚的检测线性范围为9×10~(-5)～5.075×10~(-3) mol/L,检出限为1×10~(-5) mol/L (S/N=3),灵敏度为84.14 mA/(mol·cm~2)。该酶修饰电极对尿酸、抗坏血酸、维生素E、柠檬酸、葡萄糖具有很好的抗干扰能力和选择性,同时,该酶修饰电极具有良好的重复现性,经过5次平行测定得到的相对标准偏差为2.89%。该酶修饰电极可以用于水中的对苯二酚的检测。     

石墨烯改性棉织物的制备及其抗紫外、抗菌性能

以石墨为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯;通过浸渍-烘干法将氧化石墨烯附着在棉织物表面,以NaBH4为还原剂对氧化石墨烯-棉织物进行还原,得到还原氧化石墨烯-棉织物。利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电镜和X射线光电子能谱仪对样品进行表征。结果表明,还原氧化石墨烯成功覆盖在棉织物表面;棉织物经过还原氧化石墨烯整理后抗紫外性能和抗菌性能大幅提高,UPF值增加到357.3,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别达到84%和88%;经过40次水洗后,还原氧化石墨烯整理的棉织物仍具有优良的抗紫外性能和抗菌性能。