石墨烯具有导电性能好、比表面积大、催化能力强等优点,是一种优秀的电化学传感材料,目前石墨烯氧化物与还原型石墨烯氧化物已在电化学传感领域取得了广泛的应用。随着石墨烯制备方法的深入研究,发现液相超声剥离法和电化学剥离法表现出许多优越性,如操作简便、制备效率高、经济环保、可控性强等。然而目前关于超声剥离和电化学剥离石墨烯的电化学传感研究还处在积极探索阶段;这两种方法制备的石墨烯的结构形貌如何影响其电化学传感性能更是缺乏深入的探讨。为此,本论文中我们主要开展石墨烯的液相超声剥离和电化学剥离制备方法研究,探讨石墨烯结构形貌的调控方法与途径;在此基础上,研究不同结构形貌石墨烯的电化学性能,阐述二者之间的构效规律以及显著提高电化学传感灵敏度的作用机制;最终构建高灵敏的电化学传感平台,用于实际样品分析。本论文主要工作包括以下三个部分:(1)离心速率调控超声剥离石墨烯的结构形貌及电化学性能研究。以石墨粉为原料,N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂,柠檬酸钠为辅助试剂,通过超声剥离制备出石墨烯纳米片(GS),并通过不同离心速率分离得到一系列的GS。通过粒径分析、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱等表征发现离心速率对GS的尺寸、厚度及缺陷含量有显著影响,随着离心速率的提高,石墨烯的尺寸和厚度均有减小,缺陷含量增大。铁氰化钾探针的电化学行为表明不同离心速率下得到的GS表现出不同的有效响应面积和界面电子转移能力,其中在2000 rpm下得到的GS的活性面积更大,电子转移速率更高。进一步研究发现,不同离心速率下得到的GS对双酚A、日落黄/柠檬黄和多菌灵的电化学氧化表现出不同的增敏效应,其中2000 rpm得到的GS的信号增强能力更强。这些结果说明,通过控制离心速率就可简便地调控超声剥离石墨烯的结构形貌与缺陷,进而实现其电化学性能的调控。基于离心速率调控的超声剥离石墨烯的电化学增敏效应,分别构建了双酚A、日落黄/柠檬黄、多菌灵的高灵敏电化学检测平台,检出限分别为31 nM、1.4 nM/12 nM、0.78 nM;将其用于购物小票、饮料、水样/土壤样品分析,测定结果与高效液相色谱法一致。(2)钠盐调控超声剥离石墨烯的结构形貌与电化学性能研究。柠檬酸钠是目前广泛用来提高NMP超声剥离石墨烯效率的辅助试剂,为筛选出性能更优的辅助剥离试剂,进一步提高剥离石墨烯的电化学传感性能,我们开展了不同钠盐辅助超声剥离石墨烯的研究。分别以柠檬酸钠、磷酸钠和焦磷酸钠为辅助试剂,NMP为溶剂,石墨粉为原料,超声2 h制备得到不同的GS。发现这些钠盐除了能不同程度地提高GS产率之外,还能有效降低GS的层数,提高其缺陷含量。与柠檬酸钠相比,焦磷酸钠将GS的产率提高了30%,几乎是纯溶剂的5倍。铁氰化钾探针的循环伏安行为和旋转圆盘电极实验表明焦磷酸钠辅助剥离的GS表现出了更大的有效活性面积和电子转移速率常数。研究了生物小分子(多巴胺,尿酸,黄嘌呤和次黄嘌呤)、杀菌剂(孔雀石绿)、酚类污染物(4-氯苯酚和4-硝基苯酚)和偶氮色素(胭脂红和罗丹明B)在不同钠盐辅助剥离GS表面的响应行为,发现焦磷酸钠辅助剥离的GS的电化学增敏效应显著高于柠檬酸钠辅助剥离的GS。由此可见,通过钠盐辅助试剂可以实现剥离石墨烯的结构形貌、缺陷水平以及电化学性能的调控,而且焦磷酸钠的效果明显优于目前报道的效果最好的柠檬酸钠。以焦磷酸钠辅助剥离的GS为敏感材料,成功构建了一种灵敏度更高、测定对象广泛的电化学传感平台。(3)pH调控电化学剥离石墨烯的结构形貌及电化学传感性能研究。以石墨片为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂片为对电极,在硫酸/硫酸铵/氨水混合介质中,借助硫酸根离子的插层作用,5 V恒电位剥离得到石墨烯片(EEG)。研究了电解质pH值对电化学剥离石墨烯的制备效率、形貌、氧含量及缺陷水平的影响,当pH值在1-7范围内逐渐增大,石墨烯剥离速度减缓,其形貌更加均匀,层数、氧含量及缺陷含量均减小。在此基础上,研究了多巴胺、黄嘌呤、次黄嘌呤三种生物小分子在不同pH介质中电化学剥离的石墨烯表面的氧化行为,发现EEG对它们的信号增强效应与剥离介质的pH值密切相关。以pH=5的介质中电化学剥离的EEG为传感材料,构建了一种同时检测多巴胺、黄嘌呤、次黄嘌呤的电化学传感体系,检出限分别为1.2 nM、7.5 nM和18 nM;将该方法用于人体尿液样品的分析,加标回收率在96.5%~104.7%之间。