(类)石墨烯复合纳米界面的制备及其电化学应用

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(类)石墨烯复合纳米材料拥有高的导电性以及丰富的共轭结构,因此在生物传感和电化学催化领域引起了人们的普遍关注。本论文以(类)石墨烯为基底,采用液相剥离和电化学聚合的方法制备了(类)石墨烯-自掺杂聚苯胺和二硫化钼-聚氨基苯磺酸复合纳米材料,实现了对DNA的固定杂交检测和对某些生物分子与药物分子的催化。具体的工作内容如下:(1)基于氧化石墨烯(GNO)和自掺杂聚苯胺(SPAN)复合纳米材料直接研究了材料组成和形貌对DNA灵敏度的影响。超声过程可以促进团聚的GNO发生剥离,使SPAN分散、扦插到同步得到的GNO层中,同步实现了GNO的分散和SPAN的扦插。当有SPAN存在时,复合材料的电化学信号会明显增强。与二维的GNO, SPAN以及其他形貌的纳米复合材料相比,超声30 min,质量比为1.2时所得到的三维的GNO-SPAN纳米墙显示了最高的DNA表面密度和杂交效率。此外,我们所制备的传感器有较宽的检测范围和较低的检测限,这主要是基于该纳米复合材料大的比表面积,大量的活性位点和广泛的可接触空间。(2)通过液相超声剥离这种简单、低耗、无污染的方法制备了一种新颖的二硫化钼-自掺杂聚苯胺(MoS2-SPAN)纳米复合材料。我们所制备的这种复合材料拥有大的比表面积,大量的电化学活性位点,较多的可接触空间,以及丰富的负电荷和特殊的共轭结构,这使得它可以通过π-π*作用和静电吸附作用来吸附带正电荷或者具有共轭结构的生物分子和药物分子,如氯霉素,腺嘌呤和鸟嘌呤,以及双酚A等。在催化检测过程中,SPAN-MoS2界面显示了良好的协同作用和电催化活性。(3)采用循环伏安法,实现了在MoS2表面电聚合m-氨基苯磺酸(ABSA),从而得到了MoS2-PABSA蚴米复合材料。MoS2的存在增大了玻碳修饰电极的表面积,提高了ABSA的聚合能力,最终得到的MoS2-PABSA蚴米复合材料修饰电极拥有大的比表面积和丰富的共轭结构,因此可以作为一个极好的检测芳香类化合物的分析平台。本文以2,4,6-三硝基甲苯(TNT)为例,复合材料与TNT分子之间的π-π*堆积作用提高了对TNT的吸附能力,实现了TNT的高灵敏检测。
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