金属基体上石墨烯/金属氧(硫)化合物复合薄膜的原位生长及其电化学传感性能研究

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电化学传感器在生物活性组分的快速检测方面具有非常重要的应用,特别是随着非酶电极的出现,克服了酶电极的缺点,同时具有响应快、灵敏度高、抗干扰能力好等优点,从而开启了无酶电化学传感器的研究。电化学传感器的性能强烈依赖于电极材料,基于此,本论文选取石墨烯和金属氧(硫)化物的复合薄膜作为电极材料,并利用金属单质和氧化石墨烯之间的氧化还原反应,在金属基体上一步水热法制备了石墨烯/金属氧(硫)化物纳米复合薄膜,并将其直接作为电化学传感性能测试的工作电极,具体内容如下:  (1) RGO/ZnO二维复合薄膜:以金属锌片作为基体,采用“锌基体+GO溶液”的路线,利用还原性的金属锌和氧化性的氧化石墨烯(GO)之间的化学氧化还原反应,通过一步水热法,在锌基体表面原位生长了RGO/ZnO二维复合纳米薄膜。采用该RGO/ZnO/Zn电化学传感电极对黄嘌呤进行检测,得到了宽的线性范围(5-400μM),高灵敏度(2.08μAμM-1cm-2)以及低的检测限(1.67μM)。  (2) ZnO/RGO/ZnO三维复合薄膜:以金属锌片为基体,采用“锌基体+GO溶液+锌盐”的路线,利用还原性的金属锌和氧化性的氧化石墨烯之间的化学氧化还原反应;同时利用溶液中负电性的氧化石墨烯与正电性的锌离子之间的静电引力,通过一步水热法在锌基体上原位构建了ZnO/RGO/ZnO三维复合纳米薄膜。采用ZnO/RGO/ZnO/Zn作为电极研究了对日落黄的电化学检测性能:宽线性范围(0.05-5μM),高灵敏度(19.42μAμM-1 cm-2)以及低检测限(0.02μM)。  (3) CuS/RGO/CuS/Cu三维复合薄膜:以三维泡沫铜为基体,采用“铜基体+GO溶液+铜盐+硫源”的路线,利用还原性的金属铜和氧化性的氧化石墨烯间的氧化还原反应;同时利用溶液中正电性的铜离子与负电性的氧化石墨烯间的静电引力;而且硫化铜比氧化铜具有更小溶度积。通过一步水热法在泡沫铜基体上原位负载CuS/RGO/CuS三维纳米片状结构的复合薄膜。采用CuS/RGO/CuS/Cu作为电极研究了其对葡萄糖的检测性能:最高灵敏度为26.66 mAmM-1cm-2,检测限为0.5μM。
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