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基本信息
- 項目名稱：
- 基于石墨烯/銀納米粒子的新型過氧化氫傳感器的制備研究
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 本工作利用在殼聚糖-氧化石墨烯納米復(fù)合材料/半胱胺修飾的金電極上電沉積銀納米粒子從而制備出新型過氧化氫傳感器。循環(huán)伏安法和計時安培法的結(jié)果表明該電極對過氧化氫顯示出良好的電催化活性，檢測限為0.7μM。該傳感器具有響應(yīng)快、重現(xiàn)性好、線性范圍寬等優(yōu)點。
- 詳細(xì)介紹：
- 本工作利用在殼聚糖（CHIT）-氧化石墨烯(GO)納米復(fù)合材料/半胱胺（Cys）修飾的金（Au）電極上電沉積銀納米粒子(Ag NPs)從而制備出新型過氧化氫（H2O2）傳感器。原子力顯微鏡(AFM)和掃描電子顯微鏡(SEM)掃描結(jié)果表明Ag NPs均勻地分布在CHIT-GO/Cys/Au電極上。循環(huán)伏安法和計時安培法的結(jié)果表明Ag NPs/CHIT-GO/Cys/Au電極對H2O2顯示出良好的電催化活性，檢測限為0.7μM。該傳感器具有響應(yīng)快、重現(xiàn)性好、線性范圍寬等優(yōu)點。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 過氧化氫含量的測定在食品、工業(yè)、臨床、藥物和環(huán)境分析中具有十分重要的意義并已成為當(dāng)前研究的熱點之一。 本作品采用殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合物來控制銀納米顆粒的尺寸、表面狀態(tài)和在電極表面的分布以擴大其與底物的接觸面積從而提高其催化效能，設(shè)計制備了一種高靈敏、高選擇性的新型電化學(xué)傳感器并實現(xiàn)了對痕量過氧化氫組分快速檢測的目的。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處
- 石墨烯是2004 年由英國科學(xué)家首次獲得的新型碳原子晶體，具有極大的比表面積、超高的導(dǎo)電速率和良好的機械性能，有望在納米電子學(xué)、納米復(fù)合材料、催化、電池、超級電容器中具有廣泛的應(yīng)用前景，它的發(fā)明者于2010年獲得諾貝爾物理學(xué)獎,目前石墨烯成為多學(xué)科交叉研究的熱點，國際國內(nèi)的科學(xué)家在制備基于石墨烯基納米材料的電化學(xué)傳感器方面的研究剛剛起步。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 過氧化氫是生物體內(nèi)許多氧化酶反應(yīng)的副產(chǎn)物，嚴(yán)重影響細(xì)胞功能和新陳代謝，高濃度的過氧化氫甚至?xí)鸺?xì)胞死亡。近來衛(wèi)生部還通報“我國和國際組織均未制定固體食品中過氧化氫的測定方法”，更引起人們對保健品和食品安全問題新的關(guān)注。 本作品旨在發(fā)展能對過氧化氫目標(biāo)分子進(jìn)行快速、靈敏檢測的電化學(xué)傳感平臺,為分析化學(xué)在生命科學(xué)、環(huán)境檢測、食品分析等領(lǐng)域的研究提供新方法和新手段。
學(xué)術(shù)論文摘要
- [1] E. C. Hurdis, H. Romeyn Jr, Anal. Chem. 269 (1954) 320-325. [2] J. Manzoori, M. Amjadi, M. Orooji, Anal. Sci. 22 (2006) 1201-1206. [3] B. Tang, L. Zhang, K. Xu, Talanta 68 (2006) 876-882. [4] H. Wei, E. K. Wang, Anal. Chem. 80 (2008) 2250-2254. [5] Q. Chang, K. Deng, L. Zhu, G. Jiang, C. Yu, H. Tang, Microchim. Acta 165 (2009) 299-305. [6] X. Li, Y. Zhou, Z. Zheng, X. Yue, Z. Dai, S. Liu, Z. Tang, Langmuir 25 (2009) 6580-6586. [7] J. Wang, Chem. Rev. 108 (2008) 814-825.
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- 無
同類課題研究水平概述
- 基于固定到修飾電極表面上的酶電化學(xué)生物傳感器檢測過氧化氫由于具有高的選擇性、高靈敏度而備受關(guān)注。在構(gòu)筑基于酶的過氧化氫電化學(xué)生物傳感器時，兩個基本而又重要的因素影響了構(gòu)筑的傳感器的性能。一個重要的因素是酶的活性中心和電極表面之間須建立起有效的電子傳輸路徑。另一個極其重要的因素是如何使吸附到電極表面上的酶處于接近生理環(huán)境下以保持它的生物活性。雖然有很多材料被用于修飾電極中起固定酶的作用，但是這些材料必定會阻礙酶的電子傳輸以及酶的活性。 無機納米材料因其穩(wěn)定性和可以促進(jìn)電子傳輸?shù)男阅芏粡V泛應(yīng)用于過氧化氫傳感器的制備。許多無機納米材料、有機無機納米雜化材料以及無機生物復(fù)合物質(zhì)都被用于制備過氧化氫傳感器。在催化過程中，銀納米粒子的大小和分布對過氧化氫的催化起關(guān)鍵性的作用，因此在同一面積區(qū)域盡可能得到大的銀納米粒子的比表面積成為構(gòu)筑銀納米粒子過氧化氫傳感器的工作熱點。 國際國內(nèi)的科學(xué)家在制備基于石墨烯基納米材料的電化學(xué)傳感器方面的研究剛剛起步。清華大學(xué)李景虹課題組采用一步法制備了Pt/石墨烯復(fù)合材料，構(gòu)建了甲醇電化學(xué)傳感器。中科院長春應(yīng)化所董紹俊課題組采用離子液體作為連結(jié)劑制備了石墨烯/多層Pt納米粒子體系，用于氧氣的電化學(xué)檢測。中科院長春應(yīng)化所汪爾康課題組最近首次用濕化學(xué)法合成了Pt-Pd 雙金屬納米枝晶與石墨烯的復(fù)合材料，該材料顯示出很高的電催化氧化甲醇的能力。Lin課題組合成了Pt-Au雙金屬納米枝晶與石墨烯的復(fù)合材料用于甲酸檢測。截至目前，大多數(shù)研究構(gòu)建的基于無機納米材料修飾的石墨烯的電化學(xué)傳感器上，存在納米材料的固載量少、分布不好控制、容易聚集等客觀問題，很難滿足日益發(fā)展的高靈敏檢測的需要。 為了有效地加快電極之間的電子轉(zhuǎn)移、獲得快速靈敏的響應(yīng)信號、提高催化活性、進(jìn)行目標(biāo)分子的有效檢測，本作品將設(shè)計制備具有優(yōu)異電學(xué)和催化性能的石墨烯基銀納米復(fù)合材料構(gòu)建新型電化學(xué)檢測平臺。本作品將納米技術(shù)、材料技術(shù)的新成果，創(chuàng)新性地用于電化學(xué)檢測領(lǐng)域，不僅將納米材料的優(yōu)勢顯露無遺，更為電化學(xué)傳感器的研制向著選擇性高、分析速度快、便攜簡單和價格低廉等最終目標(biāo)開辟了廣闊前景，解決了生物傳感器在實際應(yīng)用中的瓶頸問題。
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