纳米铜/石墨烯基复合材料的构筑及其在电化学传感器中应用

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石墨烯与纳米金属粒子的复合材料作为极具吸引力的二维形态碳基材料石墨烯的衍生物,其兼具二维石墨烯和纳米金属粒子的性能优点,因此能量储存、柔性材料、光电催化方向有着广泛的研究前景。同时纳米铜与纳米氧化亚铜,具有大比表面积和高表面能的特点,并且表现出了令人瞩目的物理化学性质,在光电催化领域吸引了人们的广泛关注。近年来,纳米铜及其纳米氧化亚铜和石墨烯相结合的材料作为一种高导电性和高催化活性的材料,在食品安全以及生物小分子检测得到了迅速发展。本文通过一种简单无毒害的化学还原手段在石墨烯基底上负载了纳米铜、纳米铜/纳米氧化亚铜复合物,对其微观结构及组成进行了全面的表征分析,并对其在对抗坏血酸的电化学检测性能进行了系统的研究,具体研究内容如下:(1)采用简单绿色化学还原方法,在氧化石墨烯的片层上含氧官能团成核生长纳米铜。并探究了还原温度、铜掺杂量等合成条件对石墨烯基纳米铜复合材料的组成和形貌的影响。在该复合材料中,石墨烯片层有效抑制了纳米铜粒子高表面能导致的团聚及堆叠,提升了纳米铜的分散性。(2)Cu/Cu2O@rGO复合材料优化了石墨烯结构,石墨烯片层上成功负载了铜与氧化亚铜,使其在保持良好分散性的同时增加了石墨烯片层上的电催化活性位点,铜和氧化亚铜协同增强了材料的导电性能和电催化活性。与此同时,石墨烯片层保护了铜和氧化亚铜不被继续氧化,提高了材料稳定性。(3)在Cu/Cu2O@rGO复合材料滴涂到玻碳电极上,制备了Cu/Cu2O@rGO修饰电极,并用于对抗坏血酸的检测。实验结果证明,修饰后电极电学性能、电催化活性增强,在抗坏血酸浓度范围为0.07-1.6m M时,响应呈线性关系,其检出限为5.93μM(S/N=3),并且实现了对维生素C片的实际样品的检测。
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