原子厚度石墨烯电极和石墨烯导电膜的构建及其生物电化学应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21575160
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0402.电分析化学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Graphene has a unique atom-thick two-dimensional structure and excellent properties, making it attractive for a variety of electrochemical applications, including electrosynthesis, electrochemical sensors or electrocatalysis, and energy conversion and storage.Electrodes of nanometer sizes provide a model approach to study the nanoscale electrochemical properties and processes, which are of fundamental and applied significance in a variety of areas including energy and environmental science, scanning probe microscopies, nanofabrication as well as electrochemistry itself.The past three decades have seen tremendous grouth and in creased application of nanoelectrodes in fundamental electrochemistry, electrochemical analysis, electrocatalysis,and many other research areas. Nanoelectrodes can be considered a special type of ultramicroelectrode with samller critical dimensions. In this project, the atom-thick graphene electrode will be fabricated at first. And as the graphene edge consisting of one-atom thick defective graphitic line of carbon atoms with dandling bonds and variou cappine moieties (e.g., hydrogen, hydroxyl, carbonyl and carboxyl groups), it is possible to modify the edge with functional groups through covalent bonding or other methods. The functionalized graphene can also be used to prepare electrode in one-atom thick. As a resut, the thinnest ultrananoelectrode in the world will be obtained, which can be exploited to study its voltammetry behavior and its sensing effects towards biomolecules in atom dimension.On the other hand, the same atom-thick graphene sheet will be used to fabricte conductive film as well as functionalized grahpene conductive films similar to ITO. The electrochemical behavior and biosensing effect of the graphene conductive film will be explored. Thus the electrochemical behavior and biosensing effect of atom-thick graphene will be studied both in microscopic and macroscopic dimensions, which might promote the applicaions of graphene in bioelectrochemistry area.
石墨烯因其奇特的单碳原子层厚度二维结构和优异的性能,在电化学领域如电电合成、化学传感器/电催化、能量转化与存贮等方面引起广泛关注;纳米电极近年来在电化学、电催化等研究领域的应用得到迅猛发展。本项目一方面计划制备单原子厚度的石墨烯电极,同时利用石墨烯边缘的缺陷和基团,通过共价、非共价等方法修饰上特定功能的分子,使石墨烯的某些性质发生改变,进而制备功能化的单原子厚度石墨电极,得到世界上最薄的超纳米电极,并以此开展原子尺度纳米电极的伏安特性及其对多种生物分子的传感作用研究。另一方面,利用同样的原子厚度石墨烯片制备类似于ITO的导电薄膜,并通过石墨烯功能化制备多种不同功能化的石墨烯导电膜,利用各种物理手段对导电膜电极进行表征,研究其本身的电化学性质及对多种生物分子的传感作用。这样从微观和宏观两种尺度来研究原子厚度石墨烯的电化学性质和生物传感作用,从而进一步开发石墨烯在生物电化学领域的应用。

结项摘要

石墨烯因其比表面积大、电子转移速率快、电化学稳定性高等优点,而被广泛的应用到生物电化学领域。化学气相沉积(CVD)法制备的石墨烯除了具有优良的电化学性能外,还具有结构缺陷少、可大面积制备、 层数可控等特性, 引起众多研究者的广泛关注。CVD石墨烯边缘和面都具有优异的电化学性能。本项目一方面利用CVD石墨烯的边缘制备了原子厚度级的纳米电极,在其上修饰铜纳米颗粒,并将其应用于葡萄糖的传感作用,得到了产,高效灵敏的无酶葡萄糖传感器。另一方面利用CVD石墨烯的面制备柔性石墨烯平面电极(GPE),然后在其表面分别修饰金纳米颗粒、铁氰化钴(CoHCF)纳米颗粒、L-半胱氨酸、咖啡酸等,并应用于多巴胺、抗坏血酸、肾上腺素、NADH、过氧化氢等生物分子的传感作用。GPE传感器具有检出限低、检测灵敏快捷、稳定性好、抗干扰能力强、制作成本低、制备过程简单等优点。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(0)
Vapor-Activated Power Generation on Conductive Polymer
导电聚合物蒸汽活化发电
  • DOI:
    10.1002/adfm.201604188
  • 发表时间:
    2016-12-20
  • 期刊:
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Xue, Jiangli;Zhao, Fei;Qu, Liangti
  • 通讯作者:
    Qu, Liangti
A novel non-enzymatic glucose sensor based on a Cu-nanoparticle-modified graphene edge nanoelectrode
一种基于铜纳米粒子修饰石墨烯边缘纳米电极的新型非酶葡萄糖传感器
  • DOI:
    10.1039/c7ay00084g
  • 发表时间:
    2017-04-14
  • 期刊:
    ANALYTICAL METHODS
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Jiang, Jingyun;Zhang, Pu;Luo, Hongxia
  • 通讯作者:
    Luo, Hongxia
铁氰化钴修饰石墨烯平面电极对过氧化氢的传感作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    分析化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵鸿彩;张璞;李社红;罗红霞
  • 通讯作者:
    罗红霞

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其他文献

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    孙宝忠
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李茂芬
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  • 通讯作者:
    郭佳
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    胡盈盈
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    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张锐;罗红霞;邹扬庆;余天霞
  • 通讯作者:
    余天霞

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罗红霞的其他基金

纳米金刚石的表面修饰及其生物电化学应用研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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