發(fā)布時間：2017-11-07 04:38

  本文關鍵詞：基于新型納米復合材料的食品安全電化學傳感器研究

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【摘要】：民以食為天,食以安為先。食品安全一直是關乎社會民生的大問題。因此,發(fā)展一種快速、靈敏的方法用于食品中有害物質的檢測十分必要。電化學傳感器具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、操作簡便、設備簡單等優(yōu)點。本論文利用新型納米復合材料的優(yōu)異性能,制備出四種性能優(yōu)異的電化學傳感器,重點研究了它們在食品安全檢測方面的應用。具體工作如下：1、利用簡單的水熱合成和沉淀法制備了納米花、納米棒、納米管、納米片、納米線和微球狀的MnO_2催化劑。通過進一步的研磨,將這些不同形貌的MnO_2與氧化石墨烯(GO)分別復合在一起,由于GO表面大量的親水含氧基團,該復合物可穩(wěn)定分散于水中,溶解度很高。通過各種手段對所制備的MnO_2-GO復合材料的形貌、結構和電化學性能進行表征,并將其首次作為同時測定愈創(chuàng)木酚和香蘭素的傳感材料,發(fā)現(xiàn)該復合材料的電化學性質與其形貌密切相關,而納米花狀的MnO_2由于其高的純度、良好的結晶度和獨特的多孔結構,更有利于電子的轉移,所以結合GO后表現(xiàn)出增強的電催化活性和相對高的測定靈敏度。2、受MnO_2形貌電化學理論的啟發(fā),發(fā)現(xiàn)當Mn的價態(tài)發(fā)生改變后,其在三維結構方面有更多新穎的變化。接下來,選擇合適的錳源和合成方法,成功合成了球形、立方體形、橢圓形和啞鈴形的空心Mn2O3。將其與GO復合后極大地改善了Mn2O3的水分散性和穩(wěn)定性。運用多種方法例如掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、拉曼光譜、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)以及X射線光電子能譜(XPS)對復合物進行表征,并將Mn2O3-GO作為傳感器敏感材料用于食品防腐劑鄰苯基苯酚和對羥基苯甲酸丁酯的同時測定,結果表明復合材料的電化學性能不僅與Mn2O3的形貌有關,還與其空心結構緊密相關。其中,橢圓形的Mn2O3粒徑較小、比表面積較大,因而具有更強的電催化活性�；诖�,構建了新型的電化學傳感器,測定鄰苯基苯酚和對羥基苯甲酸丁酯的線性范圍分別為0.05～40μmol/L和0.05～40μmol/L,檢出限分別為16.3 nmol/L 和18.8nmol/L。另外,該傳感器可用于多種食物樣品的分析,加標回收實驗結果令人滿意。3、近年來,具有核殼結構的功能化納米材料受到了廣泛的關注。利用簡單的水熱反應制備了核殼型的Ag@碳微球,并系統(tǒng)研究了Ag源濃度對所得球體尺寸和穩(wěn)定性的影響。SEM和TEM結果表明,當Ag源濃度從001mol/L增大到0.1mol/L時,Ag@碳的尺寸從130 nm逐漸增加至2 gm,而且Ag內核的直徑和碳殼的厚度同時增加。通過XRD譜圖確定了Ag內核的面心立方結構,同時,電化學交流阻抗(EIS)數(shù)據(jù)表明Ag@碳的導電性會隨其尺寸的變化而規(guī)律性改變。因此用一系列不同尺寸的Ag@碳催化劑制備成電化學傳感器用于雙酚A (BPA)的檢測。結果表明,直徑約為220 nm的Ag@碳是檢測BPA非常有效和穩(wěn)定的傳感材料,在傳感器領域表現(xiàn)出良好的應用前景。4、作為一類獨特的核殼型材料,yolk-shell型納米粒子具有納米反應器特征,能提供一個獨特的反應環(huán)境,實現(xiàn)底物和活性位的局部高濃度富集,提高傳感材料的整體效率。在本工作中,利用簡單可行的途徑合成yolk-shell結構的CuO@SiO_2微球,將其作為敏感材料制備成電化學傳感器研究了瘦肉精富馬酸福莫特羅(FF)的電化學行為。循環(huán)伏安和方波伏安實驗表明FF可以在CuO@SiO_2修飾玻碳電極表面發(fā)生快速的電催化氧化,進而實現(xiàn)了對FF的高靈敏檢測。在優(yōu)化條件下,FF的氧化峰電流與其濃度在0.03-10 μmol/L范圍內成良好的線性關系,檢出限低達5.0nmol/L (S/N= 3),展示出優(yōu)良的分析性能。最終,將所構建的電化學傳感器用于復雜食物樣品中FF的選擇性檢測。
【學位授予單位】：信陽師范學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TS207.3

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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本文編號：1150898