摘要: 本文分别利用苯胺的化学及电化学原位聚合制备了聚苯胺(PANI)纳米纤维，分别在丝网印刷电极(SPE)及石墨箔(GF)上，构建了PANI纳米纤维传感元件Nano-PANI/SPE及Nano-PANI/GF。通过电化学氧化膨胀石墨箔，制备了附着于石墨箔上的氧化石墨烯GONS。 在... 展开 本文分别利用苯胺的化学及电化学原位聚合制备了聚苯胺(PANI)纳米纤维，分别在丝网印刷电极(SPE)及石墨箔(GF)上，构建了PANI纳米纤维传感元件Nano-PANI/SPE及Nano-PANI/GF。通过电化学氧化膨胀石墨箔，制备了附着于石墨箔上的氧化石墨烯GONS。 在丝网印刷电极分支间绝缘带上，采用0.2 mol·dm-3苯胺的1.0 mol·dm-3盐酸溶液，以FeCl3为氧化剂原位聚合苯胺，制备PANI纳米纤维，构建nano-PANI/SPE传感元件。利用SEM观测了位于Nano-PANI/SPE碳电极分支间绝缘带上PANI的形貌，发现PANI在以直径约60 nm的纳米纤维形式存在，纳米纤维相互交叉，形成孔径约为300～400nm的均匀多孔结构。 监测了Nano-PANI/SPE传感元件对挥发性有机化合物及氨气的电阻响应，分析了这些气体对PANI电阻的影响。Nano-PANI/SPE传感元件对氯代甲烷、小分子醇、甲苯、三乙胺及氨气均有迅速的电阻响应。由于氨气对PANI具有强脱质子掺杂作用，传感元件对氨气响应灵敏度最高、检测限最低，理论检测限达0.45ppb。Nano-PANI/SPE传感元件具有较好的电阻稳定性，空气中放置一周后，电阻仅增加3.86％。 石墨箔为工作电极，在含有0.2 mol·dm-3苯胺的1.0 mol·dm-3的盐酸溶液中，通过循环伏安法进行苯胺的电化学聚合，制备了PANI纳米纤维修饰石墨箔电极Nano-PANI/GF。利用FTIR研究了修饰电极上聚合物的振动吸收，利用SEM观测了其形貌。用循环伏安法研究了Nano-PANI/GF修饰电极在0.1 mol·dm-3的磷酸盐缓冲溶液(pH6.9)中的电化学活性。发现1～6次循环伏安扫描聚合后，制备的Nano-PANI/GF修饰电极的电化学活性随着聚合扫描次数增加而增加。但由于该PANI在中性溶液中的电化学活性源于石墨箔与PANI之间的电荷传递作用，增加循环伏安扫描次数继续聚合苯胺对电化学活性基本无贡献。 利用循环伏安法研究了Nano-PANI/GF修饰电极对抗坏血酸电化学氧化的催化作用。计时电流实验结果表明，在0.2 V电位条件下，1.7～2.0×103μmol·dm-3浓度范围内，抗坏血酸在Nano-PANI/GF修饰电极上的氧化电流与浓度成线性关系，线性方程式为i(mA)=0.0031+0.00013[AA](mmol·dm-3)， R2=0.9994，灵敏度为0.13mA·cm-2·mmol-1·dm3，检测限为1.7μmol·dm-3。 以石墨箔为原料，通过电化学氧化膨胀制备了附着于石墨箔表面的氧化石墨烯(GONS)。利用XPS和FTIR分析了氧化石墨烯组成，利用SEM观测其形貌，发现氧化石墨烯片层最低可达到4nm。 利用循环伏安法研究了GONS对抗坏血酸(AA)电化学氧化的催化活性。0V的计时电流实验结果表明，在5.0×10-4～1.0 mmol·dm-3浓度范围内，GONS上的响应电流与AA浓度成线性关系，线性方程式为i(mA)=0.0022+0.10[AA](mmol·dm-3)，R2=0.9967;灵敏度为0.10 mA·cm-2·mmol-1·dm3，检测限为0.5μmol·dm-3。浓度为0.25 mmol·dm-3的AA的3次测试相对标准偏差为3.8％。柠檬酸(CA)、葡萄糖(Glu)、乳酸(LA)、尿酸(UA)和多巴胺(DA)等常见干扰物在GONS上的氧化电位较高，对AA测试无明显干扰。利用GONS检测了三种饮料中的AA，加入标准样品的回收率达92.0～100.5％。 循环伏安及脉冲伏安实验结果表明，GONS对多巴胺(DA)、尿酸(UA)和对乙酰氨基酚(APAP)也有很好的电流响应。在25～200μmol·dm-3浓度范围内，DA的氧化峰电流与其浓度呈现良好的线性关系，线性相关方程为ip(μA)=4.6+0.90[DA](μmol·dm-3)，R2=0.9908。DA在GONS上的检测限为4.6μmol·dm-3，灵敏度为0.90μA·cm-2·μmol-1·dm3，3次测定80μmol·dm-3 DA的相对标准偏差为2.3％。在25～130μmol·dm-3浓度范围内，UA的氧化峰电流与其浓度呈现良好的线性关系，线性相关方程为ip(μA)=0.010+0.90[UA](μmol·dm-3)，R2=0.9975。UA在GONS上的检测限为2.4μmol·dm-3，灵敏度为0.90μA·cm-2·μmol-1·dm3，3次测定80μmol·dm-3 UA得到相对标准偏差为4.3％。在40～200μmol·dm-3浓度范围内，APAP的氧化峰电流与其浓度呈现良好的线性关系，线性相关方程为ip(μA)=-0.055+1.8[APAP](μmol·dm-3)，R2=0.9961。APAP在GONS上的检测限为1.9μmol·dm-3，灵敏度为1.8μA·cm-2·μmol-1·dm3，3次测定200μmol·dm-3 APAP得到相对标准偏差为4.4％。 GONS的循环伏安曲线及差分脉冲伏安曲线上，AA、DA、UA和APAP的氧化峰相互独立，峰电位相差70 mV以上，表明在磷酸盐缓冲溶液(pH6.9)的中，AA、DA、UA和APAP在GONS上同时检测有很好的可行性。 收起