基于功能復合材料與分子印跡技術的電化學傳感器的制備與應用
發(fā)布時間:2021-11-11 21:08
電化學傳感器是一種將電化學分析技術與傳感器技術相融合的檢測手段。構(gòu)筑具有高靈敏度、高穩(wěn)定性、高重現(xiàn)性和高選擇性的電化學傳感器是眾多科研工作者不斷追求的目標,而電極的修飾是制備性能優(yōu)異的電化學傳感器的基礎。然而,只用某一種材料修飾電極往往不能獲得理想的實驗效果,若將兩種或兩種以上材料進行復合,通過協(xié)同作用發(fā)揮它們的最大效能,可以構(gòu)建出性能優(yōu)異的電化學傳感器。本文主要以碳材料、金屬氧(硫)化物、金屬有機框架(MOF)、金屬納米粒子以及分子印跡聚合膜等為基礎,分別構(gòu)筑了四種性能優(yōu)異的電化學傳感器,用于藥物及腫瘤標志物的分析檢測。論文的主要內(nèi)容如下:(1)采用檸檬酸鈉輔助沉淀法制備了NiO-ZnO復合材料,與羧基化多壁碳納米管通過滴涂法分別修飾到玻碳電極(GCE)上,構(gòu)建了NiO-ZnO/MWCNT-COOH/GCE電化學傳感器用于同時測定伊馬替尼(IMA)和伊曲康唑(ITZ)。本實驗首次構(gòu)建了同時檢測IMA和ITZ的電化學傳感器,得到IMA和ITZ的檢測限分別為2.4 n M和4.1nM(S/N=3),并成功地將傳感器應用于人血清和尿液樣品中檢測,結(jié)果令人滿意。(2)首次構(gòu)建了檢測速度快、靈...
【文章來源】:廣東藥科大學廣東省
【文章頁數(shù)】:109 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
電化學傳感器的原理[3]
礎⒐庋Ш偷繾硬牧系攘煊蛑杏τ霉惴篬29]。Tian等[30]首次利用剝離后的g-C3N4超薄納米片構(gòu)建了葡萄糖和過氧化氫電化學傳感器,由此拉開了g-C3N4在電化學傳感領域的研究序幕。Wang等[31]以雙氰胺為前驅(qū)體,合成了介孔g-C3N4,并與β-環(huán)糊精混合后,修飾至玻碳電極上,成功地構(gòu)建了mpg-C3N4/β-CD/GCE電化學傳感器,應用于快速檢測2,4,6-三硝基甲苯,得到了令人滿意的結(jié)果。Rajaji等[32]成功合成了Bi2Te3@g-C3N4復合納米片,應用于電化學檢測豬肉中的萊克多巴胺(如圖1-2所示),該傳感器具有良好的抗干擾能力及電催化能力。圖1-2Bi2Te3@g-C3N4傳感器制備及檢測萊克多巴胺[32]1.2.3炭黑炭黑(carbonblack,CB)又名為碳黑,是一種無定形碳,結(jié)構(gòu)疏松、質(zhì)地輕,表面積非常大(10-3000m2g-1),是一種極細的黑色粉末。炭黑通常是由含碳物質(zhì)在氧氣不足的條件下經(jīng)不完全燃燒或受熱分解獲得的,其常用制備方法包括爐法、槽法、乙炔熱裂解法和等離子體法等[33]。炭黑的主要組成物是碳元素,還含有少量的氫、氧和硫等元素。其表面帶有的功能性基團,例如醌基(中性)、羰基(中性)、酰羥基(酸性)、羧基(酸性)和內(nèi)酯基等決定了炭黑的物理和化學性質(zhì)。炭黑的分類有很多種,如乙炔黑、VulcanXC-72和ketjenblack等。這些炭黑的比表面積、表面基團、多孔性和導電性均不相同[34]。例如,三個材料中,乙炔黑的比表面積最小,ketjenblack的比表面積最大,然而阻抗較大,這限制了其在
1.2.4金屬有機框架金屬有機框架(Metal-OrganicFrameworks,MOFs)是一種由有機配體和無機金屬離子或金屬簇構(gòu)成的具有多孔三維結(jié)構(gòu)的配位聚合物,其示意圖如1-3所示[40]。不同金屬離子(Fe3+、Cu2+、Zn2+、Co2+等)與不同的有機配體(對苯二甲酸、均苯三甲酸、2-甲基咪唑等)搭配,能得到粒徑、孔徑、比表面積、幾何結(jié)構(gòu)不相同的金屬有機框架。由于其獨特的物化性質(zhì)(如高表面積、高孔隙度、結(jié)構(gòu)多樣性和熱化學穩(wěn)定性),MOFs在許多領域中具有巨大的應用價值,例如超級電容、催化、能源儲存、固相萃取和傳感器等[41-45]。圖1-3金屬有機框架示意圖[40]Shamim等[46]以氯化鋯和2-氨基對苯二甲酸(或2-硝基對苯二甲酸)為原料,合成了UiO-66-NH2(或UiO-66-NO2),再把AgPd雙金屬納米粒子均勻負載到UiO-66-NH2(或UiO-66-NO2)上面,制得AgPd@UiO-66-NH2(或AgPd@UiO-66-NO2),用于4-硝基苯酚(4-NP)的電化學檢測。掃描電鏡結(jié)果顯示,UiO-66-NH2和UiO-66-NO2形貌不同,UiO-66-NH2呈八面體形狀,而UiO-66-NO2呈球形。UiO-66-NH2和UiO-66-NO2在電極上的電化學行為也不同,選用AgPd@UiO-66-NH2修飾電極來檢測4-NP。該傳感器具有良好的電催化活性,AgPd@UiO-66-NH2可作為痕量檢測環(huán)境水樣中4-NP的理想電極材料。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]Advances and prospects of rare earth metal-organic frameworks in catalytic applications[J]. Xiaochen Sun,Kun Yuan,Yawen Zhang. Journal of Rare Earths. 2020(08)
[2]新型電化學傳感器在藥物電分析化學中的應用[J]. 唐俊彥,王飛,李曹龍. 藥學進展. 2019(06)
[3]血清甘膽酸在乙肝肝癌肝功能損傷中的評價價值[J]. 楊惠林,毛小龍. 標記免疫分析與臨床. 2018(09)
[4]Fabrication of the ZnO/NiO p–n junction foam for the enhanced sensing performance[J]. Jing-Jing Liang,Ming-Gang Zhao,Long-Jiang Ding,Si-Si Fan,Shou-Gang Chen. Chinese Chemical Letters. 2017(03)
[5]化學傳感器—定義和分類[J]. A.Hulanicki,S.Glab,F.Ingman,章宗穰. 化學傳感器. 1994(04)
[6]化學修飾電極[J]. 董紹俊. 化學通報. 1981(12)
博士論文
[1]新型分子印跡材料制備及其在化學污染物檢測中的應用研究[D]. 李騰飛.中國農(nóng)業(yè)科學院 2016
[2]幾種復合納米材料的合成及其在葡萄糖生物傳感器中的應用研究[D]. 鐘霞.西南大學 2013
[3]抗菌類藥物電化學傳感器的構(gòu)建及性能研究[D]. 張芬芬.上海大學 2013
[4]新型表面分子印跡和識別聚合物材料的制備及其在電化學傳感器的應用研究[D]. 曾延波.華東師范大學 2013
[5]新型納米結(jié)構(gòu)材料在電化學傳感器中的研究與應用[D]. 劉召娜.山東大學 2012
碩士論文
[1]基于功能化石墨烯復合材料檢測腫瘤標志物的電化學免疫傳感研究[D]. 賈海燕.江西科技師范大學 2019
[2]g-C3N4納米復合材料在電化學傳感器中的研究[D]. 吳瓊.山東師范大學 2019
[3]過渡金屬硫化物復合材料的制備及其電化學性能研究[D]. 許金玲.新疆大學 2018
[4]基于功能化納米材料的電化學傳感器的構(gòu)建及其檢測疾病標志物的研究[D]. 汪世橋.廣東藥科大學 2018
[5]基于炭黑的復合納米材料對日用品中有毒有害物質(zhì)的電化學檢測[D]. 劉盼.上海師范大學 2017
[6]納米材料表面分子印跡技術研究及其對農(nóng)藥的特異性識別[D]. 張丹.華東師范大學 2012
[7]新型材料修飾電極及其在電化學傳感器中的應用[D]. 張堯.上海師范大學 2011
本文編號:3489524
【文章來源】:廣東藥科大學廣東省
【文章頁數(shù)】:109 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
電化學傳感器的原理[3]
礎⒐庋Ш偷繾硬牧系攘煊蛑杏τ霉惴篬29]。Tian等[30]首次利用剝離后的g-C3N4超薄納米片構(gòu)建了葡萄糖和過氧化氫電化學傳感器,由此拉開了g-C3N4在電化學傳感領域的研究序幕。Wang等[31]以雙氰胺為前驅(qū)體,合成了介孔g-C3N4,并與β-環(huán)糊精混合后,修飾至玻碳電極上,成功地構(gòu)建了mpg-C3N4/β-CD/GCE電化學傳感器,應用于快速檢測2,4,6-三硝基甲苯,得到了令人滿意的結(jié)果。Rajaji等[32]成功合成了Bi2Te3@g-C3N4復合納米片,應用于電化學檢測豬肉中的萊克多巴胺(如圖1-2所示),該傳感器具有良好的抗干擾能力及電催化能力。圖1-2Bi2Te3@g-C3N4傳感器制備及檢測萊克多巴胺[32]1.2.3炭黑炭黑(carbonblack,CB)又名為碳黑,是一種無定形碳,結(jié)構(gòu)疏松、質(zhì)地輕,表面積非常大(10-3000m2g-1),是一種極細的黑色粉末。炭黑通常是由含碳物質(zhì)在氧氣不足的條件下經(jīng)不完全燃燒或受熱分解獲得的,其常用制備方法包括爐法、槽法、乙炔熱裂解法和等離子體法等[33]。炭黑的主要組成物是碳元素,還含有少量的氫、氧和硫等元素。其表面帶有的功能性基團,例如醌基(中性)、羰基(中性)、酰羥基(酸性)、羧基(酸性)和內(nèi)酯基等決定了炭黑的物理和化學性質(zhì)。炭黑的分類有很多種,如乙炔黑、VulcanXC-72和ketjenblack等。這些炭黑的比表面積、表面基團、多孔性和導電性均不相同[34]。例如,三個材料中,乙炔黑的比表面積最小,ketjenblack的比表面積最大,然而阻抗較大,這限制了其在
1.2.4金屬有機框架金屬有機框架(Metal-OrganicFrameworks,MOFs)是一種由有機配體和無機金屬離子或金屬簇構(gòu)成的具有多孔三維結(jié)構(gòu)的配位聚合物,其示意圖如1-3所示[40]。不同金屬離子(Fe3+、Cu2+、Zn2+、Co2+等)與不同的有機配體(對苯二甲酸、均苯三甲酸、2-甲基咪唑等)搭配,能得到粒徑、孔徑、比表面積、幾何結(jié)構(gòu)不相同的金屬有機框架。由于其獨特的物化性質(zhì)(如高表面積、高孔隙度、結(jié)構(gòu)多樣性和熱化學穩(wěn)定性),MOFs在許多領域中具有巨大的應用價值,例如超級電容、催化、能源儲存、固相萃取和傳感器等[41-45]。圖1-3金屬有機框架示意圖[40]Shamim等[46]以氯化鋯和2-氨基對苯二甲酸(或2-硝基對苯二甲酸)為原料,合成了UiO-66-NH2(或UiO-66-NO2),再把AgPd雙金屬納米粒子均勻負載到UiO-66-NH2(或UiO-66-NO2)上面,制得AgPd@UiO-66-NH2(或AgPd@UiO-66-NO2),用于4-硝基苯酚(4-NP)的電化學檢測。掃描電鏡結(jié)果顯示,UiO-66-NH2和UiO-66-NO2形貌不同,UiO-66-NH2呈八面體形狀,而UiO-66-NO2呈球形。UiO-66-NH2和UiO-66-NO2在電極上的電化學行為也不同,選用AgPd@UiO-66-NH2修飾電極來檢測4-NP。該傳感器具有良好的電催化活性,AgPd@UiO-66-NH2可作為痕量檢測環(huán)境水樣中4-NP的理想電極材料。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]Advances and prospects of rare earth metal-organic frameworks in catalytic applications[J]. Xiaochen Sun,Kun Yuan,Yawen Zhang. Journal of Rare Earths. 2020(08)
[2]新型電化學傳感器在藥物電分析化學中的應用[J]. 唐俊彥,王飛,李曹龍. 藥學進展. 2019(06)
[3]血清甘膽酸在乙肝肝癌肝功能損傷中的評價價值[J]. 楊惠林,毛小龍. 標記免疫分析與臨床. 2018(09)
[4]Fabrication of the ZnO/NiO p–n junction foam for the enhanced sensing performance[J]. Jing-Jing Liang,Ming-Gang Zhao,Long-Jiang Ding,Si-Si Fan,Shou-Gang Chen. Chinese Chemical Letters. 2017(03)
[5]化學傳感器—定義和分類[J]. A.Hulanicki,S.Glab,F.Ingman,章宗穰. 化學傳感器. 1994(04)
[6]化學修飾電極[J]. 董紹俊. 化學通報. 1981(12)
博士論文
[1]新型分子印跡材料制備及其在化學污染物檢測中的應用研究[D]. 李騰飛.中國農(nóng)業(yè)科學院 2016
[2]幾種復合納米材料的合成及其在葡萄糖生物傳感器中的應用研究[D]. 鐘霞.西南大學 2013
[3]抗菌類藥物電化學傳感器的構(gòu)建及性能研究[D]. 張芬芬.上海大學 2013
[4]新型表面分子印跡和識別聚合物材料的制備及其在電化學傳感器的應用研究[D]. 曾延波.華東師范大學 2013
[5]新型納米結(jié)構(gòu)材料在電化學傳感器中的研究與應用[D]. 劉召娜.山東大學 2012
碩士論文
[1]基于功能化石墨烯復合材料檢測腫瘤標志物的電化學免疫傳感研究[D]. 賈海燕.江西科技師范大學 2019
[2]g-C3N4納米復合材料在電化學傳感器中的研究[D]. 吳瓊.山東師范大學 2019
[3]過渡金屬硫化物復合材料的制備及其電化學性能研究[D]. 許金玲.新疆大學 2018
[4]基于功能化納米材料的電化學傳感器的構(gòu)建及其檢測疾病標志物的研究[D]. 汪世橋.廣東藥科大學 2018
[5]基于炭黑的復合納米材料對日用品中有毒有害物質(zhì)的電化學檢測[D]. 劉盼.上海師范大學 2017
[6]納米材料表面分子印跡技術研究及其對農(nóng)藥的特異性識別[D]. 張丹.華東師范大學 2012
[7]新型材料修飾電極及其在電化學傳感器中的應用[D]. 張堯.上海師范大學 2011
本文編號:3489524
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