[00142348]碳基纳米复合材料的制备及电化学传感

纳米电化学结合了电化学的优点（如灵敏度高、选择性高、尺寸小、检测速度快、操作简单等）和纳米材料的特性（如优异的催化性能、巨大的比表面积、超强的吸附能力、良好的生物兼容性以及电子传递能力等）,设计、制备新颖纳米材料,充分开发、利用纳米材料的优异性能以构筑高性能、低成本的电化学传感器是当前电分析化学领域一个十分重要且非常活跃的研究方向。 我们在国家自然科学基金（课题名称：石墨烯基多级纳米复合材料的制备及在电化学传感器中的应用研究,课题编号：21165010）的资助下,提出以石墨烯和多孔碳等碳材料为基底设计了新型纳米复合材料,深度挖掘了丰富多彩的碳材料的发展潜力,成功地发展了一系列高灵敏电化学传感平台。一方面我们提出以植物碳化衍生的多孔碳材料为自支撑电极,并在此电极界面上进一步固载金属纳米材料/酶/蛋白质,另一方面以比表面积高、活性点多、导电性好的石墨烯材料用作模板,并在此模板上负载纳米颗粒/导电高分子/酶/蛋白质等构筑电化学传感器,充分利用碳材料导电性好和多孔材料比表面积高、活性点多的优势,克服了传统传感器活性材料堆积严重、催化活性低等不足,增大了电极的有效比表面积、促进了底物和电极间的电子传递,提升了传感器的性能,目标电极不仅同时保持了多孔碳、石墨烯、纳米粒子和酶等材料的固有特性,还能产生新颖的协同效应,为传感器的研制向着选择性高、分析速度快、便携简单和性能稳定等方面提供了新思路。 我们以自组装和电化学技术为主线,结合谱学、显微镜等技术研究了这些纳米材料在电极表面的组装规律;系统研究了组成、结构等因素对纳米材料的组装影响及与传感器性能之间的关系,探寻其规律和机理;发展一系列能对重要目标分子如葡萄糖、过氧化氢、尿酸等进行快速灵敏检测的新型电化学传感器。本项目创新性地采用新型碳基纳米复合材料构筑电化学传感器,充分利用了其比表面积高、导电性好和催化活性高的优势,为发展新型传感器件提供了新思路。本项目将材料技术、纳米技术的新成果,创新性地引入电化学检测领域,不但使纳米材料的优势显露无遗,而且让电化学传感器的研制朝着分析速度快、选择性强、灵敏度高和便携简单等最终目标的迈进提供了新思路,解决了生物传感器在实际应用中的瓶颈问题,为生命科学研究、重大疾病诊断、环境监测、食品安全控制和检疫等研究提供了新手段。