本文關(guān)鍵詞：多巴胺電極表面可控聚合和幾種電化學(xué)傳感器的研究

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【摘要】：修飾電極在開展能源、環(huán)境、材料、生命科學(xué)研究中具有重要應(yīng)用價(jià)值,利用化學(xué)修飾電極進(jìn)行表界面研究已經(jīng)發(fā)展為電化學(xué)研究領(lǐng)域的重要方向之一。本論文采用表面修飾方法獲得電極,分為兩個(gè)方面。一方面是對(duì)材料修飾電極界面結(jié)構(gòu)的研究,在基底不銹鋼片上通過電化學(xué)方法聚合一種界面可控的多巴胺聚合膜,并對(duì)聚合膜的形貌,親水性,化學(xué)成分,成膜機(jī)理,防腐性能等進(jìn)行研究。另一方面是對(duì)基質(zhì)修飾電極傳感性能的研究,主要制備了幾種新型基質(zhì)的電化學(xué)生物傳感器,并成功應(yīng)用于底物檢測(cè)。具體研究?jī)?nèi)容如下：1、概述了電化學(xué)聚合、多巴胺聚合膜的優(yōu)越性能,研究進(jìn)展及應(yīng)用前景,另外,概述了生物傳感器的類型、酶的固定方法、納米材料在生物傳感器中的前景及應(yīng)用,最后,概述了實(shí)驗(yàn)中使用到的表征方法,并提出課題。2、研究了在316不銹鋼基體表面上利用電化學(xué)聚合制備的聚多巴胺膜的形,貌、化學(xué)組成、成膜機(jī)理及防腐性能。實(shí)驗(yàn)中通過控制循環(huán)伏安掃描圈數(shù),制備了不同厚度的聚多巴胺膜,并通過橢圓偏光儀、接觸角測(cè)量?jī)x(CA)、FTIR、SEM、 XPS等各種表征手段,對(duì)所得聚合膜涂層的親水性、化學(xué)組成、形貌進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)該聚合物是親水親油的材料,表面呈圓形或橢圓形顆粒,形成“島狀”分布于基底表面。之后探討電聚合機(jī)理,證明多巴胺在氧化聚合過程發(fā)生了氨基的分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng),并且環(huán)化產(chǎn)物又能被氧化還原。最后利用電化學(xué)測(cè)試考察并驗(yàn)證了所制備膜層在模擬海水即3.5%NaCl溶液中有優(yōu)異的抗腐蝕性能,并且能保持中長(zhǎng)期穩(wěn)定性。3、設(shè)計(jì)了一種靈敏的分子印跡電化學(xué)傳感器,通過在模板分子黃曲霉毒素B1存在下對(duì)氨基苯硫酚修飾的金納米粒子的電聚合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)黃曲霉毒素B1(AFB1)的檢測(cè)。模板分子的萃取導(dǎo)致分子印跡的產(chǎn)生,并且能夠通過AFB1與苯胺類組分π-π作用來(lái)專門識(shí)別AFB1。該傳感器檢測(cè)AFB1的性能主要是通過線性掃描伏安法來(lái)表征,以鐵氰化物溶液作為氧化還原探針,由于P-摻雜效應(yīng),當(dāng)AFB1濃度增加時(shí),電子轉(zhuǎn)移速率也隨之增加。該分子印跡傳感器具有線性范圍廣(3.2 fM到3.2 gM),檢測(cè)限低(3 fM)。從結(jié)合其他黃曲霉毒素以及赭曲霉素A的選擇性研究來(lái)看,它對(duì)于AFB1具有良好的選擇性。4、制備了一種基于交叉型電極(interdigitated electrodes)的電導(dǎo)型生物傳感器,這種傳感器是以新型的含氟功能化金納米粒子(PF-HEG-Au NPs)作為基質(zhì)并用于檢測(cè)尿素。首先根據(jù)檸檬酸鈉法合成金納米粒子,這種金納米粒子的平均直徑大約為14 nm。然后用(11-巰基十一烷基)六(乙二醇)(HEG)和1H,1H,2H,2H-全氟十二烷硫醇(PF)官能化金納米粒子。用透射電子顯微鏡、紫外-可見分光光度法、紅外光譜對(duì)這種含氟功能化的金納米粒子進(jìn)行一系列的表征。然后脲酶與這種含氟功能化的金納米粒子混合,在戊二醛蒸氣的作用下交聯(lián)在交叉型電極的表面,測(cè)定尿素底物的電導(dǎo)響應(yīng)。相比于使用金納米粒子修飾的傳感器獲得的靈敏度(91 μS/mM)和檢測(cè)限(2州),使用這種(PF-HEG-Au NPs)納米粒子修飾的傳感器,獲得了非常高的靈敏度和非常低的檢測(cè)限,分別為198μS/mM,0.5μM,而在電極上直接偶聯(lián)酶的傳感器靈敏度只有3μS/mM,檢測(cè)限為100μM。這充分體現(xiàn)了所制備新型電極的優(yōu)越性能。當(dāng)電極儲(chǔ)存在4℃的PBS緩沖溶液(5mM, pH6.7)中時(shí),這種新型傳感器能穩(wěn)定保存超過12天。5、制備了一種以新型沸石材料(ETS-10)作為基質(zhì)的電導(dǎo)傳感器,這種傳感器以ETS-10和Ag-ETS-10作為基質(zhì)材料,固定脲酶并用于檢測(cè)尿素。首先合成ETS-10, Ag-ETS-10這兩種沸石材料,通過XRD, SEM等進(jìn)行表征,確定結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。然后將沸石材料通過加熱固定的方法修飾在電極上,通過戊二醛偶聯(lián)的方法將脲酶固定在已經(jīng)修飾了沸石的電極上,最后在底物尿素中檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種以ETS-10沸石作為基質(zhì)材料的傳感器具有很高的靈敏度,相對(duì)于不加沸石的擴(kuò)大了近20倍。檢測(cè)范圍是0到0.85 mM,并且具有很好的穩(wěn)定性和重復(fù)性,性能明顯優(yōu)于一般的沸石材料。
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O657.1;TP212.2

【參考文獻(xiàn)】

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3 張楠U，

本文編號(hào)：1136675