石墨烯修饰玻碳电极对多巴胺的电催化氧化.pdfVIP

Vol.35 高等 学校 化 学 学报 No.12 2014年12月 CHEMICALJOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 2680 ~2687 doi:10.7503/ cjc 石墨烯修饰玻碳电极对多巴胺的电催化氧化 党国举,王 淼,王昭勍,李海燕,张全生 (上海应用技术学院化学与环境工程学院,上海201418) 摘要 通过3-巯丙基三乙氧基硅烷(METMS)将氧化石墨烯(GO)固载到玻碳电极(GCE)表面,用电化学方 法还原GO制备石墨烯修饰玻碳电极(rGO-METMS-GCE). 利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 拉曼光谱 (Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等技术对GO和rGO-METMS-GCE 的结构和表面形 貌进行表征. 采用循环伏安(CV)和差分脉冲溶出伏安(DPV)法研究了rGO-METMS-GCE对多巴胺(DA)的 电催化氧化性能及反应机理. 结果表明,与裸GCE相比,DA在rGO-METMS-GCE 电极上的氧化还原峰电流 (i 和i ) 增大4倍,氧化峰电位负移106 mV,氧化峰与还原峰电位差(驻E )从202 mV 降低至66 mV,DA pa pc p 电化学氧化可逆性明显改善, 表明 rGO-METMS-GCE 对 DA 电化学氧化具有显著电催化作用. DA 在 rGO-METMS-GCE上的反应机理为单电子转移过程. 关键词 石墨烯;玻碳电极;多巴胺;电催化氧化 中图分类号 O646;O657.1 文献标志码 A 一般认为,氧化石墨为准二维层状结构,氧化过程中石墨烯片层键接了大量的羟基、羧基及环氧 基等. 由于这些官能团及层间水的支撑作用, 晶格参数由原始石墨的0.335 nm 膨胀至氧化石墨烯 [1] [2] (GO)的0.6~1.1nm . 制备GO的主要方法是改进的Hummers法 ,即将疏水性石墨原料氧化成带 有大量含氧官能团的亲水性氧化石墨,然后通过机械剥离(如超声处理)形成能够分散在水或有机溶剂 中的单层GO. 由于石墨在被氧化过程中引入了羟基、羧基和环氧基等含氧基团,破坏了石墨烯的本征 [3] 共轭结构,使得GO近乎绝缘 . 因此,要经过化学或电化学还原等方法使GO还原,得到具有优异导 电性的石墨烯(rGO). 此外,rGO具有电化学窗口宽、 电荷传递电阻小、 电催化活性高和电子转移速率 [4] 快等 优异的电化学性能. 研究结果表明,GO和rGO边缘缺陷的存在能够促进异相电子间的电荷转 [5,6] 移,从而对系列电化学过程具有电催化活性 ,可在食品、生命科学等领域用于电活性分子的快速检 [7,8] 测 . 因此,rGO是一种理想的电极修饰材料. 目前,制备rGO修饰电极的方法主要是滴涂法,常用的有2种:一种是将GO用还原剂(如硼氢化 [9] [10] 钠 或水合肼 )还原后滴涂在电极表面;另外一种是将 GO或其复合溶液滴涂在电极表面,再在较 宽的电位范围内(0.7 ~1.1或0~1.5 V)循环伏安(CV)扫描以电化学还原GO[11~16]. 而采用共价修饰 [17] 法制备rGO修饰电极的报道相对较少. 张华等 利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为修饰剂, 通过共价键合制备了rGO修饰电极,并用于检测葡萄糖;3-巯丙基三乙氧基硅烷(METMS)也已用于砷