基本信息
- 项目名称：
- 基于石墨烯/银纳米粒子的新型过氧化氢传感器的制备研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本工作利用在壳聚糖-氧化石墨烯纳米复合材料/半胱胺修饰的金电极上电沉积银纳米粒子从而制备出新型过氧化氢传感器。循环伏安法和计时安培法的结果表明该电极对过氧化氢显示出良好的电催化活性，检测限为0.7µM。该传感器具有响应快、重现性好、线性范围宽等优点。
- 详细介绍：
- 本工作利用在壳聚糖（CHIT）-氧化石墨烯(GO)纳米复合材料/半胱胺（Cys）修饰的金（Au）电极上电沉积银纳米粒子(Ag NPs)从而制备出新型过氧化氢（H2O2）传感器。原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)扫描结果表明Ag NPs均匀地分布在CHIT-GO/Cys/Au电极上。循环伏安法和计时安培法的结果表明Ag NPs/CHIT-GO/Cys/Au电极对H2O2显示出良好的电催化活性，检测限为0.7µM。该传感器具有响应快、重现性好、线性范围宽等优点。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 过氧化氢含量的测定在食品、工业、临床、药物和环境分析中具有十分重要的意义并已成为当前研究的热点之一。 本作品采用壳聚糖-氧化石墨烯复合物来控制银纳米颗粒的尺寸、表面状态和在电极表面的分布以扩大其与底物的接触面积从而提高其催化效能，设计制备了一种高灵敏、高选择性的新型电化学传感器并实现了对痕量过氧化氢组分快速检测的目的。
科学性、先进性及独特之处
- 石墨烯是2004 年由英国科学家首次获得的新型碳原子晶体，具有极大的比表面积、超高的导电速率和良好的机械性能，有望在纳米电子学、纳米复合材料、催化、电池、超级电容器中具有广泛的应用前景，它的发明者于2010年获得诺贝尔物理学奖,目前石墨烯成为多学科交叉研究的热点，国际国内的科学家在制备基于石墨烯基纳米材料的电化学传感器方面的研究刚刚起步。
应用价值和现实意义
- 过氧化氢是生物体内许多氧化酶反应的副产物，严重影响细胞功能和新陈代谢，高浓度的过氧化氢甚至会引起细胞死亡。近来卫生部还通报“我国和国际组织均未制定固体食品中过氧化氢的测定方法”，更引起人们对保健品和食品安全问题新的关注。 本作品旨在发展能对过氧化氢目标分子进行快速、灵敏检测的电化学传感平台,为分析化学在生命科学、环境检测、食品分析等领域的研究提供新方法和新手段。
学术论文摘要
- [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.
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 无
同类课题研究水平概述
- 基于固定到修饰电极表面上的酶电化学生物传感器检测过氧化氢由于具有高的选择性、高灵敏度而备受关注。在构筑基于酶的过氧化氢电化学生物传感器时，两个基本而又重要的因素影响了构筑的传感器的性能。一个重要的因素是酶的活性中心和电极表面之间须建立起有效的电子传输路径。另一个极其重要的因素是如何使吸附到电极表面上的酶处于接近生理环境下以保持它的生物活性。虽然有很多材料被用于修饰电极中起固定酶的作用，但是这些材料必定会阻碍酶的电子传输以及酶的活性。 无机纳米材料因其稳定性和可以促进电子传输的性能而被广泛应用于过氧化氢传感器的制备。许多无机纳米材料、有机无机纳米杂化材料以及无机生物复合物质都被用于制备过氧化氢传感器。在催化过程中，银纳米粒子的大小和分布对过氧化氢的催化起关键性的作用，因此在同一面积区域尽可能得到大的银纳米粒子的比表面积成为构筑银纳米粒子过氧化氢传感器的工作热点。 国际国内的科学家在制备基于石墨烯基纳米材料的电化学传感器方面的研究刚刚起步。清华大学李景虹课题组采用一步法制备了Pt/石墨烯复合材料，构建了甲醇电化学传感器。中科院长春应化所董绍俊课题组采用离子液体作为连结剂制备了石墨烯/多层Pt纳米粒子体系，用于氧气的电化学检测。中科院长春应化所汪尔康课题组最近首次用湿化学法合成了Pt-Pd 双金属纳米枝晶与石墨烯的复合材料，该材料显示出很高的电催化氧化甲醇的能力。Lin课题组合成了Pt-Au双金属纳米枝晶与石墨烯的复合材料用于甲酸检测。截至目前，大多数研究构建的基于无机纳米材料修饰的石墨烯的电化学传感器上，存在纳米材料的固载量少、分布不好控制、容易聚集等客观问题，很难满足日益发展的高灵敏检测的需要。 为了有效地加快电极之间的电子转移、获得快速灵敏的响应信号、提高催化活性、进行目标分子的有效检测，本作品将设计制备具有优异电学和催化性能的石墨烯基银纳米复合材料构建新型电化学检测平台。本作品将纳米技术、材料技术的新成果，创新性地用于电化学检测领域，不仅将纳米材料的优势显露无遗，更为电化学传感器的研制向着选择性高、分析速度快、便携简单和价格低廉等最终目标开辟了广阔前景，解决了生物传感器在实际应用中的瓶颈问题。
