基于石墨烯復(fù)合材料的電化學(xué)傳感器在銅離子檢測中的研究.pdf

1、社會工業(yè)化的飛速發(fā)展引發(fā)了一系列的環(huán)境污染問題，而最為突出的是水體中重金屬離子的污染。銅是一種與人類關(guān)系十分密切的金屬元素，但是由于對其不合理的加工和其自身腐蝕產(chǎn)生的重金屬廢水，對人類的健康和生態(tài)平衡構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。因此，探索一些新的材料和實驗方法來高效、精準(zhǔn)地檢測水體中的重金屬銅離子顯得至關(guān)重要。本論文以氧化石墨為原材料，通過化學(xué)或物理功能化，制備了一系列的石墨烯基復(fù)合材料，并將其修飾在玻碳電極上結(jié)合電化學(xué)示差脈沖陽極溶出伏安法，對

2、水溶液中銅離子進(jìn)行了定量分析。主要研究內(nèi)容如下：
　　1、首先用改性的Hummers方法制備了氧化石墨。然后使用支化聚乙烯亞胺對氧化石墨烯進(jìn)行共價功能化，通過氧化石墨烯中環(huán)氧基與支化聚乙烯亞胺中的端氨基之間發(fā)生的親核取代反應(yīng)，我們首先成功合成了聚乙烯亞胺-氧化石墨復(fù)合材料。再利用硼氫化鈉的強還原性將制得的聚乙烯亞胺-氧化石墨還原得到了聚乙烯亞胺共價改性的石墨烯（PEI-RGO）復(fù)合材料。最后，將制得的PEI-RGO復(fù)合物修飾在玻碳

3、電極（GCE）表面，利用示差脈沖陽極溶出伏安法對PEI-RGO/GCE檢測重金屬銅離子的實驗條件進(jìn)行了優(yōu)化。由于支化聚乙烯亞胺中的氨基對Cu2+具有高選擇性絡(luò)合能力，因此PEI-RGO/GCE可實現(xiàn)Cu2+的選擇性檢測。Cu2+濃度與溶出峰電流間呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，線性范圍為1-70μmol/L，得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線為ipc（μA）=0.00527c（μmol/L）+0.8150，檢出限為0.35μmol/L（S/N=3）。這說明PEI-RG

4、O納米復(fù)合物有望成為一種選擇性檢測水體中重金屬銅離子的良好電化學(xué)傳感器材料。
　　2、將制備得到的氧化石墨超聲處理后，在堿性條件下用水合肼還原為石墨烯，然后利用L-色氨酸與石墨烯之間較強的π-π作用對石墨烯進(jìn)行非共價修飾，合成了L-色氨酸-石墨烯（Trp-RGO）復(fù)合材料。將Trp-RGO修飾在玻碳電極上用來檢測溶液中的銅離子。實驗結(jié)合了L-色氨酸對Cu2+的較強的絡(luò)合能力和石墨烯大的比表面積、優(yōu)越的電催化性能，在重金屬銅離子的示

5、差脈沖陽極溶出伏安法檢測中獲得了良好的靈敏性。檢測線性范圍為0.24-48μmol/L，標(biāo)準(zhǔn)曲線為ipc（μA）=0.8081c（μmol/L）+5.9128，檢出限為0.0064μmol/L（S/N=3），檢測重現(xiàn)性好，標(biāo)準(zhǔn)偏差2.13％。
　　3、首先，以制得的氧化石墨為原材料，對石墨烯進(jìn)行氨基功能化制備了氨基功能化的石墨烯（NH2-G），從而改善了石墨烯的電化學(xué)性能和分散性。然后利用殼聚糖（Cs）非共價修飾氨基功能化的石墨烯