三维氮掺杂石墨烯气凝胶负载钴酞菁作为高效的氧气还原反应催化剂

通过两步溶剂热法制备得到三维氮掺杂石墨烯与吡啶氧基钴酞菁的复合材料(CoTPPc/NGA).该复合材料具有优良的氧气还原性能,在起峰电位和半波上接近商业化的铂碳催化剂(Pt/C),且在稳定性和抗甲醇性能上优于铂碳催化剂,有望代替铂碳催化剂成为碱性直接甲醇燃料电池的阴极催化剂.     

纳米Cu_2O/氮掺杂石墨烯复合修饰电极对多巴胺的电化学分析研究

本文通过化学还原法制备纳米Cu_2O/氮掺杂石墨烯(NG)复合材料,用于构建一种新型的多巴胺(DA)电化学传感器。采用X射线衍射法和扫描电镜对纳米Cu_2O/氮掺杂石墨烯复合材料进行表征。在pH为7.0的磷酸盐缓冲液中,采用循环伏安法和计时电流法分别研究了DA在纳米Cu_2O/氮掺杂石墨烯复合修饰电极上的电化学行为。结果表明,该修饰电极对DA表现出显著的电催化活性,且DA在修饰电极上的反应受吸附控制。在最佳实验条件下,催化电流与DA的浓度在0.5~700μmol/L之间呈线性关系(r=0.9943),检测限达0.17μmol/L。该修饰电极的选择性高、重复性和再现性好。方法用于实际样品中DA的检测,获得结果较好。     

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.     

液相剥离石墨烯的电化学传感应用

石墨烯是一种新型二维碳材料,其比表面积大、导电性好、催化活性高、吸附能力强,是构筑高性能电化学传感器的理想材料.相对于石墨烯常用的氧化还原制备方法而言,液相剥离法具有过程简单、可控性强、高效环保以及对石墨烯结构破坏小等特点,在电化学传感领域备受关注.基于本课题组及国内外学者近年来的相关工作,本文重点综述了三种液相剥离石...     

钌/氮掺杂石墨烯催化硼氢化钠水解制氢的研究

本文采用原位合成法制备了钌/氮掺杂石墨烯(Ru/NGR)催化剂,并采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等手段对催化剂的结构形貌进行了表征。将Ru/NGR催化剂应用于硼氢化钠水解制氢体系,考察了钌的负载量、硼氢化钠的浓度、反应温度等对硼氢化钠产氢的催化性能的影响。研究结果表明:当温度为25℃,硼氢化钠浓度为2 wt%,钌负载量为3.9%时,产氢速率可达32.95 L·(gRu·min)^-1。通过对Ru/NGR催化剂催化硼氢化钠水解反应动力学数据研究研究得出该催化剂的活化能为46 kJ·mol^-1。     

石墨烯基微电极的制备及其在电化学传感中的应用

微电极由于灵敏度高、响应快、样品用量少、操作简便等特点,近年来在化学分析、生物医学、食品安全、环境检测等领域引起人们的广泛关注。 石墨烯具有超高的比表面积、优异的电子迁移率及良好的生物相容性等优点,近年来在电化学传感领域展示出巨大的发展前景。 本文围绕石墨烯基微电极的制备及其在电化学传感中的应用展开,总结了近年来国内外同行基于石墨烯修饰微电极和石墨烯微电极在重金属离子、多巴胺、葡萄糖、H₂O₂等分子检测方面取得的研究成果。 同时探讨了石墨烯基微电极在电化学传感方面面临的挑战和发展前景。     

铁氮掺杂对石墨烯担载铂催化剂氧还原反应活性的影响

高氧还原活性担载铂催化剂的研发是加快质子交换膜燃料电池商业化进程的主要手段之一。以石墨烯为碳源,1,10-菲啰啉为氮源,FeCl3为铁源,用浸渍法制备铁氮掺杂石墨烯(Fe/N-G)载体,并通过乙二醇还原法获得PtFe/N-G催化剂,探究铁氮原子的引入对石墨烯担载铂催化剂氧还原反应催化活性的影响。采用X射线衍射、比表面积和孔径分布测试、X射线光电子能谱等表征手段对载体及催化剂结构进行表征,使用电化学方法对载体和催化剂的氧还原反应活性进行测试。结果表明,PtFe/N-G催化剂的氧还原反应起始电位及半波电位分别为0.96 V、0.83 V,优于相同Pt担载量的商业20%Pt/C催化剂。铁氮掺杂后,石墨烯载体具有较大的孔径更有利于氧还原反应过程中生成物与反应物的传递,PtFe/N-G催化剂中存在吡啶氮和Fe-N型氮与铂纳米颗粒的协同催化,以及铂纳米颗粒与铁氮掺杂石墨烯载体间的相互作用,是PtFe/N-G催化剂具有优异的氧还原催化活性的可能原因。     

氧氮共掺杂石墨烯光催化降解高浓度亚甲基蓝性能研究

本文采用原位合成法及混酸氧化法制备氧氮共掺杂石墨烯(ONG).通过透射电子显微镜分析(TEM)、X射线能谱分析(XPS)、紫外可见光漫反射(UV-vis DRS)、光致发光光谱(PL)等测试方法对所制得催化剂进行了表征,并以亚甲基蓝为目标降解物探究了材料的光催化活性及降解机理.结果表明:混酸氧化法制备的氧氮共掺杂石墨烯...     

原位氮掺杂石墨烯修饰电极同时检测苯二酚3种异构体

利用多巴胺的聚合及还原特性,制备聚多巴胺包覆还原氧化石墨烯,在氮气保护下煅烧,制得氮原位掺杂石墨烯(C/N-Graphene)。应用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱表征该复合物的形貌和结构。应用滴涂及Nafion膜固定法制备C/N-Graphene修饰玻碳电极(C/N-Graphene/GCE)。该修饰电极对苯二酚3种异构体的氧化反应表现出优异的电催化性能和选择性,差分脉冲伏安法(DPV)峰电流与对苯二酚(HQ)、邻苯二酚(CC)、间苯二酚(RC)的浓度呈良好的线性关系,其线性范围分别为0.5~1 000μmol/L、0.5~460μmol/L和0.1~580μmol/L,检出限分别为0.251μmol/L、0.144μmol/L和0.072μmol/L。该方法应用于药厂废水和江水检测,3种苯二酚异构体回收率为97.0%~103.0%,相对标准偏差(RSD)小于5%(n=5),结果表明C/N-Graphene/GCE修饰电极适用于污染水样的快速检测。     

氮掺杂石墨烯/多酚氧化酶修饰电极检测苯酚

制备了基于氮掺杂石墨烯的多酚氧化酶修饰电极,并将其应用于苯酚的检测。首先利用改进的Hummers方法制备氧化石墨,然后以聚苯胺为氮源,采用水热还原法制备了氮掺杂石墨烯材料,采用扫描电子显微镜、原子力显微镜对制备得到的氮掺杂石墨烯进行微观结构表征。将制备得到的氮掺杂石墨烯与多酚氧化酶复合,利用戊二醛交联的方法制备酶修饰电极,采用循环伏安法、差示脉冲伏安法等电化学方法研究了该酶修饰电极的电化学性能及最优运行条件,结果表明在pH值为6.5时酶修饰电极性能最优;该酶修饰电极对苯酚的检出限为1.21×10~(-6)mol·L~(-1)(S/N=3),线性检测范围为2×10~(-5)～7.7×10~(-4)mol·L~(-1)。同时,该酶修饰电极具有很好的抗干扰性能,可用于水中苯酚含量的检测。     

氮掺杂碳纳米管修饰电极的电化学行为

制备了氮掺杂改性的碳纳米管, 并用循环伏安法(CV)测定了多巴胺(DA)和抗坏血酸(AA)在不同氮含量的碳纳米管修饰电极上的电化学行为. 结果表明, 氮掺杂碳纳米管修饰电极对AA和DA有不同的电催化行为, 其中高氮含量修饰电极对AA的催化作用强, 而低氮含量修饰电极对DA的催化作用强. 微分脉冲伏安法(DPV)的结果显示, DA的氧化峰电流与其浓度在5.0×10^－6～2.0×10^－4 mol/L范围内呈良好的线性关系, 检出限达1.64×10^－6 mol/L (S/N＝3); AA氧化峰电流与其浓度在3.0×10^－5～1.0×10^－2 mol/L范围内呈良好的线性关系, 检出限达3.26×10^－6 mol/L (S/N＝3). 该修饰电极在AA大量存在(AA浓度为DA浓度两万倍)时可选择性地实现多巴胺的测定而不造成干扰.     

基于L-半胱氨酸/CdTe量子点修饰电极的电化学传感器的制备及其对Pb~(2+)的检测

成功制备了由L-半胱氨酸和CdTe量子点作为修饰材料的电化学传感器并用于水体中Pb~(2+)的检测。巯基丙酸修饰的CdTe量子点通过水相合成,表面含有大量羧基,与L-半胱氨酸表面的氨基形成酰胺键,修饰于金电极表面。通过荧光分光光度计、透射电子显微镜、红外光谱、X射线衍射对L-Cys/CdTe QDs复合材料进行表征。采用循环伏安法(CV)研究了L-Cys/CdTe QDs修饰成分在金电极上的电化学性能及CdTe量子点的最佳自组装时间。采用差分脉冲溶出伏安法(DPSV)研究了铅离子在修饰电极上的电化学行为。在优化实验条件下,Pb~(2+)浓度在1.0×10~(-6)~1.0×10~(-2) mol/L范围内与其峰电流呈良好的线性关系,相关系数(r2)为0.993 8,检出限(3σ,n=5)为4.0×10~(-7) mol/L。该传感器具有良好的重现性和稳定性,有望用于实际水样中铅离子的检测。     

微波固相法快速制备氮掺杂石墨烯

以鳞片石墨为原料, 首先通过Hummers法制备氧化石墨, 再将洗涤至中性的氧化石墨分散液与乙二胺反应得到功能化石墨烯。干燥后的功能化石墨烯在微波辐照下能瞬间产生高热, 促使接枝的乙二胺分子分解并实现对石墨烯原位掺杂制备出氮掺杂石墨烯。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)对样品的形貌、结构和组成进行了表征。结果表明:该合成途径能成功实现对氧化石墨烯的还原和掺杂, 所合成的氮掺杂石墨烯呈现透明绢丝状结构。     

微波固相法快速制备氮掺杂石墨烯

以鳞片石墨为原料,首先通过Hummers法制备氧化石墨,再将洗涤至中性的氧化石墨分散液与乙二胺反应得到功能化石墨烯。干燥后的功能化石墨烯在微波辐照下能瞬间产生高热,促使接枝的乙二胺分子分解并实现对石墨烯原位掺杂制备出氮掺杂石墨烯。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)对样品的形貌、结构和组成进行了表征。结果表明:该合成途径能成功实现对氧化石墨烯的还原和掺杂,所合成的氮掺杂石墨烯呈现透明绢丝状结构。     

Reduced Graphene Sheets Modified Electrodes for Electrochemical Detection of Sulfide

This paper describes a new electrochemical sensor based on reduced graphene sheets (RGSs) modified glassy carbon electrodes for rapid detection of sulfide. The morphology and electrochemical properties of the RGSs are characterized by atomic force microscopy and cyclic voltammetry. The effects of the scan rates and pH are investigated to evaluate the oxidation processes. Analytical performances of RGSs modified electrodes for direct determination of sulfide in phosphate buffer solutions (PBSs) are also assessed. The RGSs are shown to be viable potential material for sulfide detection as shown by their electrochemical performance.     

An Electrochemical Sensing Platform Based on Graphene Oxide and Molecularly Imprinted Polymer Modified Electrode for Selective Detection of Amoxicillin

An electrochemical sensing platform based on composite material, consisting of molecularly imprinted polymer coated on graphene oxide (MIP-GO), was developed for selective and sensitive analysis of amoxicillin (AMOX). The MIP-GO composite, which was fabricated by sol-gel polymerization after removal of template molecule, was deposited as a thin film on glassy carbon electrode, and then was electrochemically characterized by cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry. The linear response for the determination of AMOX was obtained in the concentration range from 5.0×10⁻¹⁰ to 9.1×10⁻⁷ M under the most proper conditions and the detection limit was found to be 2.94×10⁻¹⁰ M.     

纳米金/Nafion/石墨烯修饰玻碳电极检测对苯二酚的研究

采用一步电化学共还原的方法将纳米金(AuNPs)、Nafion、电化学还原石墨烯(ERGO)修饰到玻碳电极(GCE)表面,制成修饰电极AuNPs/Nafion/ERGO/GCE。以扫描电镜对其进行表征,用循环伏安法和微分脉冲伏安法研究对苯二酚在该修饰电极上的电催化行为。优化了实验参数,对苯二酚在2.0～100μmol/L及100～800μmol/L浓度范围内与其氧化峰电流呈良好的线性关系,检出限为0.3μmol/L。用该修饰电极成功地进行了实际水样中对苯二酚含量的测定。     

氮掺杂石墨烯负载锰催化分解高湿臭氧性能

以三聚氰胺为氮源,通过热退火氧化石墨烯（GO）合成氮掺杂石墨烯（NG）,使用浸渍沉淀法制备NG负载锰（Mn/NG）。在相对湿度（RH）为80%,臭氧初始浓度为85.7 mg·m^-3条件下,反应24 h后,臭氧的分解率依旧保持在80%以上。在低RH环境下,其催化活性又能恢复到初始状态。氮掺杂不但为催化剂制造了结构缺陷,同时氮原子的孤对电子增大了氧空位电子密度,降低了水分子的吸附能,提高了催化剂的抗湿性能。     

二茂铁/L-半胱氨酸修饰电极的电化学行为及电催化性能

利用配对试剂将二茂铁酰胺键合在L-半胱氨酸自组装单层膜(SAM)表面, 制成稳定的二茂铁/L-半胱氨酸修饰电极, 该电极在pH 7.0的磷酸盐缓冲液中有一对很好的氧化还原峰. 运用循环伏安法和交流阻抗谱详细研究了修饰电极的电化学行为, 测得电子转移系数为0.66, 表观电极反应速率常数为6.86 s-1. 该修饰电极对肾上腺素有很好的催化作用, 峰电流与肾上腺素浓度在2.0×10-7～1.0×10-5 mol·dm-3范围内呈现良好的线性关系.     

A Facile Graphene Nanosheets‐based Electrochemical Sensor for Sensitive Detection of Honokiol in Traditional Chinese Medicine

The sensitive detection of honokiol was performed using a graphene nanosheets‐based electrochemical sensor by cyclic voltammogram and a differential pulse anodic stripping voltammogram. Several important parameters such as deposition cycle of reduced graphene oxide, the acidity of the running buffer, accumulation potential and accumulation time were investigated to acquire the optimum conditions. The sensor was further applied to quantification of honokiol in the concentration range from 0.005 to 10 µM with a low detection limit of 1.7 nM. Finally, the sensor successfully determined the content of honokiol in Ageratum Liquid with a satisfied recovery of 98.2 %～99.1 %.