【摘要】：二硫化鉬(MoS_2)是二維(2D)層狀納米材料家族中的一員,具有大的比表面積、高的電子遷移率、可以調(diào)節(jié)的能帶隙、多的缺陷部位和易于功能化等特點(diǎn),已成功應(yīng)用于催化、能源、傳感、載藥與治療等許多領(lǐng)域。為了拓展MoS_2的應(yīng)用范疇和提高M(jìn)oS_2的應(yīng)用性能,各類MoS_2納米復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生。電化學(xué)傳感器因具有操作簡便、檢測快速、響應(yīng)靈敏以及成本低等優(yōu)點(diǎn)備受很多科研工作者的親睞。鑒于MoS_2獨(dú)特的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)越的光電特性,本文重點(diǎn)探究了MoS_2納米復(fù)合材料在構(gòu)建電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用前景。本文主要將電活性分子功能化到MoS_2表面,制備了電活性分子-二硫化鉬納米復(fù)合材料,對(duì)其電化學(xué)特性進(jìn)行了探究,并構(gòu)建了基于該納米復(fù)合材料的電化學(xué)傳感平臺(tái),用于生物分子的高靈敏檢測。本論文的主要內(nèi)容分為以下兩個(gè)部分:(1)本章我們報(bào)道了基于亞甲基藍(lán)(MB)功能化二硫化鉬(MoS_2)納米復(fù)合材料的電化學(xué)傳感平臺(tái)。我們通過靜電相互作用和π-π堆疊相互作用將MB吸附在MoS_2表面,成功制備了MoS_2@MB納米復(fù)合材料。在系統(tǒng)研究MoS_2表面對(duì)MB吸附行為的基礎(chǔ)上,利用原子力顯微鏡(AFM)對(duì)MoS_2@MB納米復(fù)合材料進(jìn)行表征,研究結(jié)果證明了MB在MoS_2表面的吸附等溫線符合Temkin模型而不是單層吸附的Langmuir模型。電化學(xué)表征表明MoS_2@MB納米復(fù)合材料具有優(yōu)越的電化學(xué)性能,可用于構(gòu)建電化學(xué)傳感器,同時(shí)實(shí)現(xiàn)microRNA和神經(jīng)遞質(zhì)類物質(zhì)的高靈敏檢測。最優(yōu)條件下,MoS_2@MB傳感平臺(tái)可無標(biāo)記檢測低至68.0 fM的microRNA-21(miRNA-21),并且具有良好的選擇性;同樣的傳感平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)多巴胺(DA)和尿酸(UA)單一及同時(shí)檢測。上述研究結(jié)果證實(shí)了MoS_2@MB納米復(fù)合材料可作為高效的電化學(xué)傳感平臺(tái),用于生物或化學(xué)目標(biāo)物的高靈敏檢測。(2)本章我們利用電沉積方法成功制備了聚L-半胱氨酸(PL-Cys)功能化二硫化鉬(MoS_2)納米復(fù)合材料。我們以MoS_2修飾玻碳電極(MoS_2/GCE)為工作電極,通過改變電化學(xué)沉積條件,制備出MoS_2@PL-Cys納米復(fù)合材料。由于聚合后的PL-Cys仍具有良好的電化學(xué)行為,因此我們構(gòu)筑了基于MoS_2@PL-Cys的電化學(xué)傳感平臺(tái),用于miRNA-21的高靈敏檢測。電聚合后的MoS_2@PL-Cys/GCE表面帶正電,可通過靜電吸附作用負(fù)載帶負(fù)電的探針DNA。當(dāng)目標(biāo)物miRNA-21加入后,DNA與miRNA-21雜交形成雙鏈,由于DNA-miRNA-21雙鏈仍吸附在電極表面,阻礙了電子轉(zhuǎn)移,使得PL-Cys的電化學(xué)信號(hào)降低。這種伴隨著目標(biāo)物濃度的增加而電化學(xué)信號(hào)降低的檢測機(jī)制,我們稱之為“signal-off”型電化學(xué)傳感器;與之對(duì)應(yīng)的,我們還可通過MoS_2@PL-Cys/GCE表面未聚合的氨基(NH_2),利用羧胺反應(yīng)將羧基(COOH)標(biāo)記的探針DNA共價(jià)修飾到電極表面。值得一提的是,此時(shí)柔性單鏈DNA是倒伏在電極表面。當(dāng)目標(biāo)miRNA-21加入后,DNA-miRNA雙鏈結(jié)構(gòu)因其高的剛性結(jié)構(gòu)特征而直立在修飾電極表面,促進(jìn)了電子的傳遞,從而使得電化學(xué)信號(hào)得以增強(qiáng),這種隨著目標(biāo)物濃度增加而電化學(xué)信號(hào)增強(qiáng)的檢測機(jī)制,我們稱之為“signal-on”型電化學(xué)傳感器。利用PL-Cys獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性和良好的電化學(xué)性質(zhì),我們構(gòu)建的兩種不同檢測策略的電化學(xué)傳感器,均可實(shí)現(xiàn)低至100 fM級(jí)miRNA-21的檢測。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O657.1;TB383.1;TP212
【圖文】：

犰治�、疾病珍Z系確矯嫻撓τ錳峁┝爍懔嘌≡櫟13-16]（圖1.1 B）。圖 1.1 （A）2D 材料的分類[17]；（B）MoS2納米材料的應(yīng)用分類[18]1.1.1 二硫化鉬的概述（1）二硫化鉬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)MoS2是 2D 層狀過渡金屬族二硫化物材料的典型代表，兩個(gè) S 原子層中間夾著 Mo原子層，每個(gè) S-Mo-S 夾心層內(nèi)是強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合，而各個(gè) S-Mo-S 層則通過范德華力

電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章作用堆疊在一起。MoS2兩種常見的晶相主要是熱力學(xué)穩(wěn)定性的 2H 相和亞穩(wěn)。如圖 1.2 所示，2H 相中的每個(gè) Mo 中心由周圍的六個(gè) S 原子在棱柱中配位層的 S 原子直接位于上層中的 S 原子的正下方，顯示為 BaB、AbA 堆疊；而，Mo 原子與八個(gè)相鄰的 S 原子八面配位，兩個(gè) S 層以 AC 包裝模式堆疊，晶出 AbC 堆疊。由于晶體對(duì)稱性的差異，MoS2的 2H 和 1T 相具有不同的電子特MoS2是金屬性的，2H-MoS2是具有間接帶隙（1.2 eV）的半導(dǎo)體，當(dāng)厚度減小~1.8 eV）時(shí)，帶隙的性質(zhì)從間接變?yōu)橹苯�，單�?2H-MoS2是半導(dǎo)體光致發(fā)光oS2是金屬的并不發(fā)光[19]。單層或少層 2H-MoS2因其出眾的物理和電學(xué)性質(zhì)，感器、場效應(yīng)管、異質(zhì)結(jié)器件、電路器件、光電器件等領(lǐng)域都有報(bào)道[18]。

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本文編號(hào)：2713478