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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划基于石墨烯_铂纳米颗粒复合材料的过氧化氢无酶传感器的研制基于石墨烯的复合纳米材料在生物传感器中的应用摘要：石墨烯作为新型材料在化学、材料等科学领域得到了极大的关注。因其优良的导电性和生物相容性，被广泛的运用到生物传感器的研究中。由于纳米级的石墨烯在水溶液中极易聚沉，所以在使用石墨烯时就需要对其修饰。对石墨烯的修饰包括共价键修饰、非共价键修饰和金属颗粒及金属离子修饰。添加各种修饰过后的石墨烯能增加的灵敏度和降低传感器的检测线。关键词：石墨烯修饰生物传感器1、引言最近，石墨已成为一个迅速
2、崛起的明星在材料科学领域。它的问世引起了全世界的研究热潮。自XX年英国曼彻斯特大学Geim团队首次从石墨中剥离出石墨烯以来，人们便对这种具有独特物化性质的纳米材料寄予厚望。此后关于石墨烯的研究不断出现重要进展，并在材料、化学、微电子、量子物理及生物等众多领域表现出许多令人振奋的性能和潜在的应用前景，已成为当前研究热点之一。石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯是一个二维晶体，组成单层碳原子排列在蜂巢网络与六元环，为二维碳结构。在概念上石墨烯可以看作是一无限延长二维芳香族大分子。石墨烯在原子尺度上结构非常特殊。石墨烯中各碳原子之
3、间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。而且石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中的电子受到的干扰也非常小。1,2因此,石墨烯奇特的物理、化学性质,也激起了物理、化学、材料等领域科学家极大的兴趣。这篇论文主要介绍了基于石墨烯的纳米材料在电化学生物传感器中的运用。2、石墨烯的修饰然而，正如其它的同素异形体的新发现如碳富勒烯和碳纳米管，材料可用性和加工一直是限制着石墨烯的应用。对于石墨
4、烯，最关键的挑战，在材料合成与加工的中克服石墨层之间强的-型层堆叠剥离能，这种高凝聚力范德华能高达kJmol-1碳。直到现在，一些物理和化学方法被提出来生产石墨烯单体或化学改性石墨，例如，石墨机械剥脱，碳化硅晶片中升华硅，和通过化学气相沉积法在金属基底上烃类物质的外延生长，等等。3但实验证明将石墨烯直接应用在传感器中，由于纳米级石墨烯容易聚沉，所以并没有达到预期的效果，所以对石墨烯的修饰就显得尤为重要。对石墨烯的修饰分为：共价键修饰、非共价键修饰和金属颗粒及金属离子修饰。共价键修饰通过氧化分散还原得到的石墨烯通常其边缘含有羧基,共价键修饰可以羧基为活性基团,与胺或氨基酸等反应。用硅烷化的石墨烯
5、制备高灵敏度高选择性的多巴胺生物传感器。报道了一种合成硅烷修饰的石墨烯并说明他在制备电化学装置中的潜在应用。这种硅烷修饰的新石墨烯是利用硅烷化将EDTA的官能团乙二胺三乙酸钠盐）连接到石墨烯表面。硅烷化的石墨烯在水溶液中表现出极好的溶解度和良好的导电性。而且，nafion和EDTA-石墨烯混合在玻碳电极上形成了一层稳定的，分散的，致密的膜。EDTA基团的存在不仅为多巴胺的氧化提供了活性催化环境，而且降低在检测多巴胺时抗坏血酸带来的干扰。实验证明，这种多巴胺电化学检测器在检测多巴胺时不被高出两个数量级浓度的抗坏血酸干扰。不仅如此，该组装的电极与传统电极相比，有更高的重现性，稳定性，灵敏度和更低的
6、检测线。4非共价键修饰石墨烯具有大的共轭体系,因而可与具有共轭体系的小分子或高分子通过相互作用增强其溶解性能或者是分散到溶液体系。QinWei等人，用还原的氧化石墨烯和聚吡咯接枝共聚物通过-非共价键作用组装电催化生物传感器。制得的纳米复合物以的浓度可以在水里很好的分散。修饰在铂电极得到对过氧化氢的氧化有很高的电化学催化活性。5将水溶液石墨粉和多功能聚乙烯吡咯烷酮超声处理得到水溶液。不用通过氧化或者破坏碳核的sp2构型，高聚物来保护石墨烯的单层结构。聚乙烯吡咯烷酮，一非离子和无毒高分子，也可以直接通过超声从石墨水溶液中分离出石墨烯，得到在水溶液中稳定分散的聚合物涂层的单层石墨烯，而且这些石墨烯没
7、有被氧化或者结构破坏。不同与是刚才所说的静电吸附阴离子稳得到的稳定性，此时通过非离子的亲水聚合物很大程度上提高水溶液中胶体稳定。6金属颗粒及金属离子修饰还原后得到的石墨烯片由于范德华力的作用很容易发生不可逆的聚沉甚至从新变成石墨。为了得到独立片状的石墨烯，在石墨烯片上吸附一些分子或者聚合物可以有效地防止聚沉。当石墨烯吸附的是无机颗粒而不是有机材料时，不仅可以防止石墨烯在化学还原过程中聚沉，而且得到新的石墨烯复合材料。TessyTheresBaby等用铂，金纳米颗粒修饰石墨烯,铂，金作为阻隔基团,可降低石墨烯层间的堆积作用,得到的独立分散的石墨烯。这种纳米金属修饰的石墨烯可以作为超级电容器或燃料
8、电池电极。73石墨烯在传感器中的应用实例基于石墨烯的种种优良特性，在生物传感器领域中得到了广泛的应用。31过氧化氢酶传感器8基于单层石墨烯纳米材料和酶的复合膜的过氧化氢生物传感器中，使用了一种芳香性物质1,3,6,8-芘四磺酸四钠盐(TPA),可以高效的将石墨剥落成单层片状的石墨烯。通过简单的混合，就可以组装出油单层石墨烯和酶的复合膜的电极，这里选用的是辣根过氧化物酶作为分析试样。由于单层石墨烯可以为酶的固载提供一个良好的生物相容性的微环境和酶活性中心及电极表面之间的一个合适的电子传递间隔，使得酶有良好的的直接电子传递。此外，良好的电催化还原H2O2的能力表明，该复合膜可以提供一个是以直接电化
9、学为基础的生物传感器发展的可行的方法。总之，以直接电化学为基础，用单层纳米级片状石墨烯/酶制备复合膜的新型过氧化氢生物传感器表现出很好的性能。由于单层石墨烯纳米片具有优良的生物相容性，超电导率和高灵敏度使复合膜不仅可以增强之间的电子传递，而且还提供具有良好的性能，如响应快，高灵敏度的第三代生物传感器。它提供了制作没有传递物的生物传感器新的方向。32葡萄糖氧化酶传感器9基于石墨烯/壳聚糖/纳米金的复合物固载葡萄糖氧化酶的金电极的新型葡萄糖生物传感器。在这里，构建了一种新的酶固载基质，旨在结合石墨烯、纳米金、壳聚糖的优点，加强的生物传感性能。由此产生的石墨，纳米金壳聚糖复合材料表明对过氧化氢与氧气
10、明显的电催化作用。此外，当葡萄糖氧化酶固载到石墨烯/纳米金/壳聚糖复合膜中，由此产生的电极对葡萄糖表现出良好的线性响应。石墨和纳米金的协同效应可以促进对过氧化氢电催化。这样修饰的电极成功地组装成有实用性的葡萄糖生物传感器，而它具有高灵敏度和好的稳定性，这也可能扩大到其他一些生物大分子的固载。33免疫生物传感器10这项研究中，一个基于石墨烯片和硫堇的纳米复合材料新的免疫传感平台用于制作无标记的电化学免疫传感器。由于石墨烯有打的表面积可以增加Ab1的吸附量，同时其良好的导电性还可以增强硫堇的电活性。用甲胎蛋白作为模型，利用修饰硫堇后抗原抗体作用时峰电流的变化来检测。这种免疫传感方法简单和容易，这可
11、能会成为超灵敏检测不同肿瘤标志物的潜在的应用。Mao等构建了石墨烯片亚甲基蓝壳聚糖为原料的纳米复合材料作为电化学免疫传感器来检测前列腺癌，方法检测PSA的检出限为13pg?mL-1，该传感器还可以应用于血样中PSA的分析；杜璋璋等研究了在磷酸盐缓冲介质中，一种检测癌胚抗原的新型免标记电化学免疫传感器的制备及应用，石墨烯与甲苯胺蓝复合物修饰于玻碳电极表面，试验结果可知：该方法的检出限为g?L-1，该传感器具有良好的重现性、选择性和稳定性，用于人血清样品的测定，获得满意结果；Wei等建立高铁血红素修饰石墨烯纳米片作为电化学免疫传感器测定络氨酸，该免疫传感器的检出限10-8mol?L-1，线性范围为
12、510-7210-5mol?L-1。吴秀玲等研究了在磷酸盐缓冲介质中，一种检测癌胚抗原的新型免标记免疫电化学传感器的制备，将石墨烯、二茂铁的高效催化及壳聚糖的优良生物兼容性和成膜性、离子液体的导电性等优势充分结合构建了电化学免疫传感器。在最优条件下，癌胚抗原的质量浓度在g?L-1范围内与峰电流呈线性关系，线性回归方程为i，相关系数为，检出限为g?L-1，该传感器可用于人血清样品的测定。王玲玲等将石墨烯和壳聚糖的复合物滴涂到玻碳电极表面，利用壳聚糖对纳米金的吸附将其修饰到上述电极，以纳米金对抗体的良好亲和力将酪蛋白抗体修饰到电极表面制成免疫传感器，复合膜中的石墨烯、壳聚糖和纳米金具有较好的生物兼
13、容性，有效地提高了传感器的稳定性，在优化条件下，响应电流与酪蛋白质量浓度的对数在1010000g?L-1范围内呈线性关系，检出限为2g?L-1。34生物小分子传感器多巴胺属儿茶酚类物质，是一种重要的神经递质。精神分裂症和帕研究生课程考核试卷科目：芯片与生化传感器教师：侯长军姓名：田洁学号：XX专业：细胞/组织工程与生物材料类别：学术上课时间：XX年9月至XX年1月考生成绩：阅卷评语：阅卷教师(签名)重庆大学研究生院制基于石墨烯传感器的研究进展摘要：本文对石墨烯的制备和应用研究进展以及石墨烯传感器的应用进行了综述，从中可以发现，石墨烯给人类带来了无限的希望，会使得人们未来的生活更加美好。对石墨烯
14、的制备及传感器也进行了难题分析及展望。关键词：石墨烯，传感器，制备1引言石墨烯是由碳原子通过sp杂化，构成的单层蜂窝状二维网格结构。石墨烯是构成其他碳同素异形体的基本单元，它可折叠成富勒烯，卷曲成碳纳米管，堆垛成石墨，如图1所示2。石墨烯的理论研究已经有60多年，当时主要用来为富勒烯和碳纳米管等结构构建模型3-4；没有人认为石墨烯会稳定存在，因为物理学家认为，热力学涨落不允许二维晶体在有限温度下存在。XX年，英国曼彻斯特大学物理学教授Geim等，用胶带反复剥离高定向热解石墨的方法，得到了稳定存在的石墨烯5。该发现立即引起了物理学家、化学家和材料学家的广泛关注，掀起了继富勒烯和碳纳米管之后碳材料
15、的又一次研究热潮。由于石墨烯优异的电学、光学和机械性能，以及石墨烯广泛的应用前景，石墨烯的发现者Geim教授和Novoselov博士被授予XX年度诺贝尔物理学奖。212石墨烯的制备方法目前，石墨烯的制备手段通常可以分为两种类型，化学方法和物理方法。物理方法，是从具有高晶格完备性的石墨或者类似的材料来获得，获得的石墨烯尺度都在80nm以上。而化学方法是通过小分子的合成或溶液分离的方法制备的，得到石墨烯尺度在10nm以下。物理方法机械剥离法机械剥离法这类方法通过机械力从石墨晶体的表面剥离出石墨烯片层。该方法的优点是得到的产物保持着比较完美的晶体结构，缺陷的含量较低。缺点是产生石墨烯的效率较低，不适合大规模的工业生产，一般仅仅是应用在实验室的基础研究中。取向附生法取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯。首先让碳原子在2550下渗入钌，然后冷却到2310，之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面，镜片形状的单层碳原子“孤岛”布满了整个钌表面，最终它们可长成完整的一层石墨烯。第一层覆盖80%后，第二层开始生长。底层的石墨烯会与钌产生强烈的交互作用，而第二层后就几乎与钌完全分离，只剩下弱电耦合。但采用这种方法生产的石墨烯薄片往往
