基于金纳米粒子及石墨烯量子点的四环素分子印迹电化学传感器研究

该文以四环素为模板分子,4-氨基苯硫酚(4-ATP)为功能单体,采用循环伏安法在金纳米粒子和石墨烯量子点复合材料修饰的玻碳电极表面电聚合分子印迹膜,制备四环素(TC)分子印迹传感器(MIPs/GQDs-AuNPs/GCE),并通过循环伏安法(CV)、电化学交流阻抗法(EIS)和线性扫描伏安法(LSV)等研究了其电化学响应性能。结果表明,该传感器对四环素具有良好的电流响应。在最佳实验条件下,TC氧化峰电流值与其浓度在2.0×10^-8～3.0×10^-5 mol/L范围内呈良好的线性关系,相关系数为0.999 4,检出限为1.5×10^-9 mol/L,加标回收率为97.9%～106%。该传感器稳定性好、响应灵敏、选择性高,具有良好的应用前景。     

电化学还原氧化石墨烯用于四环素电催化检测

四环素(TTC)因其广泛的抗菌性和低生产成本等特点而成为应用最广泛的兽医药物. TTC的大量使用不可避免地导致其进入地表水、地下水和污水处理厂.迄今,已有许多方法用于TTC检测,包括免疫测定法、微生物检测法和化学-物理法等.然而,这些方法费用高,耗时长或需要复杂的样品预处理过程,不适合现场测量或常规分析.电化学分析法具有操作简单、成本低廉、选择性和灵敏度较高、易实现在线检测等特点,在检测领域具有重要优势.石墨烯在电化学传感器领域表现出优越的应用性能,但有关石墨烯材料应用于电分析和电催化方面的报道仍然有限.石墨烯的前驱体氧化石墨烯(GO)片层底面上具有各种类型的含氧官能团和层状边缘,导致其绝缘并具有很多缺陷,使GO包含了sp2和sp3杂化碳原子,为GO提供了独特的具有化学功能的异构电子结构.通过对GO进行还原,可以生成新的sp2域或者改变含氧官能团的数量和类型,从而为GO提供更多的特殊性质.研究表明,电化学还原是一种绿色快速的还原方法,可以控制GO的还原程度和还原过程.本文利用电化学还原法来调整GO表面的官能团和缺陷度,利用在–0.8 V还原电位下得到的电化学还原氧化石墨烯(ERGO-0.8V)修饰玻碳电极(GC)为工作电极(GC/ERGO-0.8V),采用循环伏安法对溶解在pH=3的缓冲溶液中的TTC进行电化学检测,发现ERGO-0.8V对TTC具有电催化性能.利用红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱对ERGO-0.8V, ERGO-1.2V, GO及化学还原得到的石墨烯(CRGO)表面官能团和缺陷程度进行了表征,考察了TTC在ERGO-0.8V/GC上的电化学行为,对其电催化还原机理进行了推测.结果表明,与GO, ERGO-1.2V及CRGO修饰电极相比, GC/ERGO-0.8V修饰电极的催化还原峰在0–0.5 V,对TTC表现出独特的电催化性能, GC/ERGO-0.8V电极对浓度为0.1–120 mg/L的TTC溶液具有良好的检测性能,在不同浓度范围内其氧化峰峰电流与峰电位的线性关系不同. FT-IR和XPS结果显示,在–0.8 V还原电位下得到的ERGO-0.8V,其官能团类型和数量发生变化,但仍存在大量官能团,主要是羧基、羟基和环氧基.同时,拉曼表征显示ERGO-0.8V的缺陷密度增大,同时新生成的sp2域减小而使得ERGO的sp2域减小.对比GO等其他材料的表征结果推测,官能团变化是影响ERGO独特电催化性质的主要因素,除此之外还有材料的缺陷度和sp2域.推测GC/ERGO-0.8V修饰电极对TTC可能的催化机理为： TTC在GC/ERGO电极上的还原与氢醌和醌之间的转换有关;而对于ERGO,则可能对应于羧基和羟基之间的转化.然而,同样具有羧基和羟基的ERGO-1.2V则对TTC没有产生电催化作用.其原因可能是在–0.8到–1.2 V还原电位下,形成的羧基位于石墨烯片层内部,而片层内的电子传递较慢.     

大尺寸石墨烯量子点组装体的制备及电化学发光性能

对氧化石墨烯纳米材料进行HNO₃氧化处理, 制备了水溶性好且具有强电化学发光(ECL)活性的大尺寸石墨烯量子点组装体(Large-sized graphene quantum dot assemblies, LSGQD-NAs). 利用透射电子显微镜(TEM)、 原子力显微镜(AFM)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)等方法对其进行了表征, 结果表明, 石墨烯量子点组装体的平均高度为20 nm, 且富含大量的羟基和羧基. 电化学测试结果显示, 在共反应物K₂S₂O₈存在下, LSGQD-NAs在阴极产生很强的ECL(峰值约在685 nm); 并推测了其ECL反应机理, 发现LSGQD-NAs容易通过中心未氧化的石墨烯π-π作用于GC电极表面进行组装修饰. 本研究为基于石墨烯量子点ECL传感器的研究提供了新方法.     

基于氮掺杂石墨烯量子点/硫化镉纳米晶电化学发光传感器检测硫化氢

以柠檬酸和氨水为原料,用水热法制备了氮掺杂石墨烯量子点(NGQDs),与硫化镉纳米晶(CdS NCs)复合,构建了固态电化学发光(ECL)传感器,用于硫化氢(H₂S)的检测。采用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对NGQDs和CdS NCs进行了表征,同时对传感器的ECL和电化学行为进行了系统研究。结果表明,以H₂O₂为CdS NCs的共反应试剂时,NGQDs可增强CdS NCs的ECL信号,并且NGQDs/CdS NCs的稳定性增加。H₂S存在下,S^2-与过量的Cd²⁺发生键合作用,ECL值降低。在最优条件下, ECL变化值与H₂S浓度(2.0×10^-10～2.0×10^-5 mol/L)的对数呈良好的线性关系,检出限为6.7×10^-11 mol/L。采用本传感器测定血清中H₂S浓度,加标回收率为92.7%～103.8%。     

氮掺杂石墨烯量子点/钯纳米复合材料的研究

铂基催化剂因具有高催化活性、高稳定性而成为极其重要的能源转化催化剂。本文采用水热法合成氮掺杂石墨烯量子点支撑的钯纳米复合材料(Pd@N-GQDs),并将其用于碱性介质中甲醇的电催化氧化反应。实验结果表明,相比同类型材料钯负载于石墨烯纳米片(Pd@GS)、钯负载于石墨烯量子点(Pd@GQDs)和商业钯黑催化剂(Pd@C),Pd@N-GQDs纳米材料具有很高的催化活性和稳定性,并可减少催化剂材料中贵金属的使用量。     

Ni电极电化学流通池检测四环素类药品的研究

比较Au、GC和Ni电极对四环素的电化学响应,讨论了纯Ni电极对四环素的电催化氧化特性,提出以纯Ni为工作电极的电化学流通池,优化结构,建立了测定四环素类抗生素的电化学流通池安培检测法.该方法对四环素、土霉素和强力霉素都有较高的响应灵敏度,线性范围0.1～15mg/L.最低检出限分别为35、45和43μg/L.用此方法可以直接测定四环素类药品的含量.     

碳纳米管负载纳米金-石墨烯量子点修饰电极电化学检测过氧化氢

采用过氧化氢刻蚀法制备石墨烯量子点(GQDs),再采用原位化学还原法制备金纳米粒子-石墨烯量子点纳米复合物(Au NPs-GQDs),最后以聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)为交联剂将上述纳米复合物组装于多壁碳纳米管表面,制得金纳米粒子-石墨烯量子点-PDDA-多壁碳纳米管复合材料(Au NPs-GQDsPDDA-MWCNTs)。通过荧光光谱法、紫外-可见吸收光谱法和透射电子显微镜对上述复合材料进行表征。采用滴涂法制得该复合材料修饰的玻碳电极,研究了过氧化氢在该电极上的电化学行为。结果表明:在石墨烯量子点、金纳米粒子和多壁碳纳米管三者的协同作用下,该电极对过氧化氢的电氧化表现出强的催化活性。在优化条件下,安培法检测H_2O_2的线性范围为2.0×10~(-8)~1.5×10~(-3)mol/L,检出限(3sb)为8.0×10~(-9)mol/L,灵敏度为61.6μA/(mmol·L~(-1))。     

鞣酸功能化石墨烯修饰电极上芦丁的电化学行为及灵敏检测

以双功能化试剂鞣酸一步还原法制备了鞣酸功能化的石墨烯纳米材料(TA-G)。鞣酸不仅起到还原剂的作用,还用作功能化试剂包裹石墨烯纳米片。将所制备的TA-G用于构建芦丁电化学传感器,可实现电化学信号放大并获得较好的检测灵敏度。电极反应动力学结果表明,芦丁在该修饰电极的电化学行为受表面准可逆过程控制。优化后的实验条件为p H 3.0,TA-G(1.0μg/m L)的电极修饰量为8μL,扫速为100m V/s,富集圈数为100圈。在优化条件下,芦丁的还原峰电流在1.0×10-8~1.0×10-5mol·L-1浓度范围内呈现良好的线性关系,检出限(S/N=3)为6.0×10-9mol/L。该传感器具有较高的稳定性、选择性和特异性,可实现实际样品中芦丁的灵敏检测,从而拓宽了石墨烯的应用领域并为药物的快速检测提供了新思路。     

金纳米粒子/石墨烯量子点复合修饰电极检测NO_(2)^(-)北大核心CSCD

采用微波加热石墨烯量子点还原HAuCl_(4)的方法,制备金纳米粒子/石墨烯量子点(AuNPs/GQDs)复合物,并将其应用于构建具有高灵敏度的NO_(2)^(-)电化学传感器。由于GQDs大的比表面积和AuNPs良好的导电能力,合成的AuNPs/GQDs复合材料显著提高了NO_(2)^(-)的电化学响应。利用循环伏安法研究NO_(2)^(-)在AuNPs/GQDs修饰电极上的电化学性质,发现在电位1.22 V处出现一个明显的氧化特征峰,其氧化峰电流与NO_(2)^(-)浓度成线性关系,线性范围为1.0×10^(-7)~1.0×10^(-5) mol/L,检测限(S/N=3)为5.0×10^(-8) mol/L。将该方法应用于土壤中NO_(2)^(-)的检测,具有较好的准确度。     

基于石墨烯修饰电极的电化学生物传感

石墨烯是一种具有单原子厚度的二维碳纳米材料,具有大的比表面积、高的导电性和室温电子迁移率,以及优异的机械力学性能.石墨烯还具有电化学窗口宽,电化学稳定性好,电荷传递电阻小,电催化活性高和电子转移速率快等电化学特性.化学修饰石墨烯,特别是氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(rGO),可以被宏量、廉价地制备出来.它们具有可加工性能,可以被组装、加工或复合成具有可控组成和微结构的宏观电极材料.因此,石墨烯及其化学修饰衍生物是用于电化学生物传感的独特而诱人的电极材料.例如,GO是一种化学修饰石墨烯,也是石墨烯的重要前驱体;其边缘具有大量的羧基可用于共价固定酶,从而能实现酶电极的生物检测.在GO上的不可逆蛋白吸附也可以促进蛋白质的直接电子转移以提高其电化学检测性能.但是,GO大量的含氧官能团破坏了石墨烯本征的共轭结构,降低了其电学性能并限制了其实际应用.GO可以通过化学、电化学、热还原等技术转化成rGO,从而能部分修复其共轭结构,提高其导电性与传感性能.另一方面,石墨烯是一种零带隙材料;原子掺杂可以调控其能带结构,提高其电催化性能.石墨烯材料也常常需要通过与其它功能材料的复合进一步改善其可分散与可加工性能,提高其电催化活性和电化学选择性.本文综述了本征石墨烯(包括GO,rGO和掺杂石墨烯)以及石墨烯与生物分子、高分子、离子液体、金属或金属氧化物纳米粒子等复合材料修饰电极在检测各种生物分子方面的研究进展,并对该研究领域进行了展望.     

基于氮硫掺杂的石墨烯量子点电化学发光传感器的构建及检测铜离子的研究

石墨烯量子点(GQDs)作为一种新型的纳米材料,由于其低毒性、易于表面功能化等优点而受到广泛关注.该文通过一步溶剂热法合成了氮硫共掺杂石墨烯量子点(N,S-GQDs),与未掺杂的GQDs相比,其电化学发光(ECL)信号得到极大增强.在外电压作用下,N,S-GQDs由基态跃迁到激发态,在返回基态的过程中释放出光能.加入C...     

石墨烯量子点的制备

作为石墨烯家族的最新一员,石墨烯量子点(GQDs)除了具有石墨烯的优异性能,还因量子限制效应和边界效应而展现出一系列新的特性,因此吸引了化学、物理、材料和生物等各领域科学家的广泛关注。仅近两三年内,关于这种新型零维材料的研究,在实验和理论方面均取得了极大进展。本文主要介绍制备GQDs的两大类方法——自上而下和自下而上的方法。前者包括水热法、电化学法和化学剥离碳纤维法,后者则主要介绍溶液化学法、超声波法和微波法、可控热解多环芳烃法。另外还对一些制备条件较为苛刻的制备方法如电子束刻蚀法和钌催化富勒烯C60开笼法也作了简要介绍,并对GQDs的应用前景进行了展望。     

CdSe量子点修饰电极电化学发光法测定叶酸

制备了水溶性的CdSe量子点,用紫外光谱和荧光光谱对其进行了表征.并将其修饰到金电极的表面,得到了CdSe量子点修饰电极(CdSe/GE),研究了其电化学发光性质.结果表明:在强碱介质中,CdSe/GE对鲁米诺电化学发光具有增敏作用,在此发光体系中加入叶酸后,会产生进一步增强的电化学发光信号,由此建立了电化学发光检测叶酸的新方法.考察了缓冲溶液pH值、鲁米诺的浓度和扫速等条件对电化学发光强度的影响.在优化的实验条件下,叶酸在1×10~(-13)~1.1×10~(-4) mol/L浓度范围内与相对发光强度(ΔI)呈现良好的线性关系,检测限为6.0×10~(-14) mol/L(S/N=3),并用于市售叶酸片剂中叶酸的测定,得到令人满意的实验结果.     

二硫化钼量子点/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化降解有机染料、四环素和Cr（VI）

以钼酸钠、L-半胱氨酸和氧化石墨烯为原料,采用一锅溶剂热还原法制备了二硫化钼量子点/还原氧化石墨烯（MoS₂ QDs/rGO）复合材料,分别以罗丹明B、亚甲基蓝、四环素和Cr（VI）为目标污染物,研究了复合材料的可见光响应光催化降解性能。结果显示,MoS₂ QDs/rGO对两种染料和Cr（VI）的光催化降解率均可达97%以上,对四环素的光催化降解率为69%;循环使用10次,对目标染料的降解率均保持在90%以上。说明MoS₂ QDs/rGO具有良好的催化活性和稳定性。在降解体系中分别加入异丙醇、对苯醌和乙二胺四乙酸二钠捕获剂,结果显示,超氧自由基（?O₂^-）是MoS₂ QDs/rGO光催化反应的主要活性物种。     

基于氮掺杂碳量子点荧光探针检测四环素

本文以淀粉为碳源,以L-酪氨酸为氮供体,通过一步水热法制备了氮掺杂碳量子点(N-CQDs).研究表明,N-CQDs表面富含氨基、羧基、羟基等官能团,说明具有很好的水溶性.还发现在pH=6.00的KH2 PO4-NaOH缓冲溶液中,四环素对N-CQDs有强荧光猝灭作用,且四环素浓度在1.6～16μmol·L-1范围和16...     

纳米金/石墨烯修饰电极的制备及其对多巴胺的测定

利用电化学还原方法制备纳米金/石墨烯修饰玻碳电极,研究了多巴胺(DA)在该修饰电极上的电化学行为,建立了电化学测定多巴胺的新方法。结果表明,在磷酸盐缓冲溶液中,此修饰电极对多巴胺的电化学响应具有很好的催化作用。利用差示脉冲伏安技术对多巴胺的电化学氧化进行定量分析,多巴胺的氧化峰电流与其浓度在1.0×10-7～1.0×10-5mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限低至4.0×10-8mol/L。该修饰电极适于多巴胺的分析检测。     

天冬氨酸功能化石墨烯量子点-金复合物的制备及用于毒死蜱、多菌灵和啶虫脒电化学检测

制备了天冬氨酸功能化石墨烯量子点-金复合物并表征了其结构和催化活性。利用天冬氨酸功能化石墨烯量子点与小尺寸纳米金结合产生的高催化活性,通过Au-S键将农药适配体连接到纳米金表面,然后修饰到玻碳电极表面得到电化学生物传感器,构建了测定毒死蜱、多菌灵和啶虫脒的电化学方法。研究表明,农药分子与适配体的特异性结合导致了生物传感器脉冲差分伏安曲线电流的下降,峰电流响应与毒死蜱、多菌灵和啶虫脒的浓度分别在1×10^-11～1×10^-4 mol/L,1×10^-10～1×10^-4 mol/L和1×10^-9～1×10^-5 mol/L呈良好的线性关系,检出限分别为3×10^-11,3×10^-10和3×10^-9mol/L。该方法已成功应用于苹果中毒死蜱、多菌灵和啶虫脒的检测。