本文關(guān)鍵詞：基于多級(jí)納米材料的電化學(xué)傳感分析

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【摘要】：電化學(xué)傳感器具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快、所需儀器簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)微型化等優(yōu)點(diǎn),在化學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)殘分析、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。將新型納米材料制備電化學(xué)傳感器能顯著提高傳感器的靈敏度、降低檢測(cè)限。金屬及其氧化物納米材料具有優(yōu)良的物理、化學(xué)、電催化性能以及良好的生物相容性,具有很好催化性能、比表面積大、生物相容性好等特點(diǎn),成為了目前的研究熱點(diǎn)。但是單一的使用金屬或其氧化物往往會(huì)面臨電子傳導(dǎo)能力不足、納米顆粒團(tuán)聚等問題,嚴(yán)重地影響電極材料的電化學(xué)活性。因此如何提高納米粒子催化的選擇性和尋找有效的支撐材料迫在眉睫。分子印跡技術(shù)(Molecular imprinting technology)是一種制備對(duì)特定分子具有專一識(shí)別性能的聚合物的技術(shù)。且基于分子印跡技術(shù)制備的分子印跡聚合物材料具有高親和性、選擇性、抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、制備成本低、使用壽命長(zhǎng)、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn);離子選擇性電極是一類利用膜電勢(shì)測(cè)定溶液中離子濃度的電化學(xué)傳感器,但是存在一些問題,比如單純的離子選擇性膜與電子傳導(dǎo)體之間易形成水層,從而造成膜電勢(shì)的不穩(wěn)定,可借助金屬有機(jī)框架衍生的三維多孔碳來彌補(bǔ)這一不足,其具有開放式連接的孔洞、內(nèi)在疏水性好、電容大及良好的電勢(shì)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn);生物質(zhì)多孔碳具有比表面極大、導(dǎo)電性能好、電子轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本論文試圖從上述幾個(gè)方面出發(fā)構(gòu)建更優(yōu)越的電化學(xué)傳感器。具體工作如下:1、在弱堿的條件下,以硫堇為模板分子,將多巴胺自聚合于四氧化三鐵的表面,最后利用有機(jī)溶劑將模板分子洗脫制備成磁性分子印記聚合物,并將其修飾到玻碳電極上構(gòu)建成高靈敏的無酶?jìng)鞲衅�。采用掃描電鏡、XRD衍射儀及能譜對(duì)材料進(jìn)行了表征。深入研究了模版分子硫堇的量對(duì)復(fù)合材料的電化學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明硫堇的量為20μM時(shí),所構(gòu)建的傳感器檢測(cè)過氧化氫的線性范圍為4.082 n M~9μM,最低檢出限為1.583 n M;檢測(cè)乙酰膽堿的線性范圍為2.85~160μM及最低的檢出限0.856μM;檢測(cè)乙酰膽堿酯酶的線性范圍為0.526ng/m L~20.000 mg/m L,其最低檢出限為0.158 ng/m L;檢測(cè)膽堿酶的線性范圍為22.76~400 ng/m L,最低檢出限為6.829 ng/m L。2、以洋麻桿煅燒得到的3D-PC為碳基底,通過水熱法將Co3O4的前驅(qū)體固載在多孔碳上。在一定的溫度下將前驅(qū)體煅燒成Co3O4制成一體電極用于構(gòu)建新型的葡萄糖傳感器。這種由生物質(zhì)制成的3D多孔碳具有大的比表面積來固載Co3O4納米簇避免了Co3O4納米粒子的堆積,從而提供了更多的電化學(xué)活性位點(diǎn)和大的比表面積,并且生物炭本身具有導(dǎo)電性,可直接作為一體電極使用,簡(jiǎn)化了電極的制備過程。從而表現(xiàn)出更好的電化學(xué)性質(zhì)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,該傳感器用于檢測(cè)葡萄糖表現(xiàn)出的線性范圍為0.088-7 m M(R2=0.9947),檢出限為26μM(S/N=3)。3、利用煅燒Zn4O(BDC)3金屬框架(MOF5)所得到的3D多孔碳用做氫離子選擇性電極的中間層制備而成的新型離子選擇性電極(H-ISM/3D-PC/GCE),并用于活體檢測(cè)。通過計(jì)時(shí)電位分析法、阻抗和電位分析法,深入探究了H-ISM/3D-PC/GCE穩(wěn)定性、導(dǎo)電性、對(duì)氫離子的檢出范圍以及抗干擾性。研究發(fā)現(xiàn)H-ISM/3D-PC/GCE具備用于活體檢測(cè)的最佳條件,其對(duì)p H的檢測(cè)線性范圍為p H=4.5~8.0,此剛好適用于活體p H檢測(cè)。最終經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這種以MOF5衍生的3D多孔碳為中間層的氫離子選擇性電極可準(zhǔn)確的、實(shí)時(shí)的檢測(cè)出活體中0.2 p H的變化。
【學(xué)位授予單位】：江西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O657.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1147066