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.
