氮掺杂三维石墨烯的制备及其在多巴胺传感中的应用

本文ID：127366

论文字数:17096

论文编号:HG336 论文字数:17096，附答辩PPT

摘要

近年来，三维石墨烯及其复合材料被广泛应用于电化学传感器中。由于三维石墨烯具有较高的比表面积、良好的导电性及电化学窗口，使得基于三维石墨烯的电化学传感器对多种重要的生物分子（如H2O2，葡萄糖，多巴胺等）的检测具有较好的性能。与本征的三维石墨烯相比，氮掺杂三维石墨烯具有更高的电子转移效率以及更好的生物相容性，因而在生物分子的检测方面有着更好的应用前景。

本论文用化学气相沉积法制得了氮掺杂三维石墨烯，通过控制生长参数，得到了掺杂量最大（5.98 %）的氮掺杂三维石墨烯。将制得的氮掺杂三维石墨烯应用于多巴胺的检测，表现出了良好的性能。通过与β–环糊精的复合，这种基于氮掺杂三维石墨烯的电极对多巴胺的灵敏度高达5468.6 μA mM–1cm–2，线性范围为10~140 μM。这种氮掺杂三维石墨烯在其他生物分子的电化学传感中可能也具有较好的应用前景。

关键词：氮掺杂三维石墨烯；化学气相沉积；环糊精；多巴胺；高灵敏度传感

ABSTRACT

....

Key words: three dimensional N-doped graphene; chemical vapor deposition; cyclodextrin; dopamine; high sensitivity sensors

第一章绪论1

1.1 氮掺杂三维石墨烯简介1

1.1.1 三维石墨烯简介1

1.1.2 氮掺杂三维石墨烯简介2

1.2 氮掺杂三维石墨烯的制备方法3

1.2.1 还原氧化石墨烯法3

1.2.2 化学气相沉积法3

1.3 氮掺杂三维石墨烯的表征方法4

1.3.1 扫描电子显微镜4

1.3.2 拉曼光谱4

1.3.3 X射线光电子能谱6

1.4 氮掺杂三维石墨烯的应用简介7

1.5 论文选题与研究思路8

第二章氮掺杂三维石墨烯的制备10

2.1 基本仪器与原理10

2.1.1 实验仪器与材料10

2.1.2 CVD法制备氮掺杂三维石墨烯的原理10

2.2 氮掺杂三维石墨烯的CVD法制备11

2.2.1 生长11

2.2.2 刻蚀和清洗11

2.3 氮掺杂三维石墨烯的表征11

2.3.1 扫描电子显微镜11

2.3.2 拉曼光谱12

2.3.3 X射线光电子能谱13

2.4 氮掺杂三维石墨烯生长条件的优化14

2.4.1 氢气在氮掺杂三维石墨烯生长过程中的作用14

2.4.2 氨气流量对掺杂量的影响16

2.4.3 温度对氮掺杂的影响17

2.4.4 降温过程对氮掺杂的影响18

第三章氮掺杂三维石墨烯在多巴胺传感中的应用19

3.1 绪论19

3.1.1 多巴胺19

3.1.1.1 多巴胺简介19

3.1.1.2 电化学测定多巴胺的研究进展20

3.1.2 环糊精20

3.1.2.1 环糊精简介20

3.1.2.2 环糊精的应用20

3.2 β–环糊精/氮掺杂三维石墨烯复合材料电极的制备及其传感机理21

3.2.1 复合材料电极的制备21

3.2.2 复合材料的表征21

3.2.3 复合材料的传感机理22

3.3 β–环糊精/氮掺杂三维石墨烯复合材料的多巴胺传感性能23

3.3.1 氮掺杂三维石墨烯复合材料的优势23

3.3.2 复合材料对不同浓度的多巴胺的响应23

3.3.3 电极反应的控制过程研究23

3.3.4 pH对传感性能的影响25

第四章总结与展望26

结论27

参考文献28

致谢33