多级笼状纳米活性材料的设计及在电化学传感器中的应用
发布时间：2021-09-19 20:46
电化学传感器因其高的灵敏度和低的检测限在分析化学领域受到广泛的关注,而高灵敏的电化学传感器离不开高活性电催化剂的开发。研究表明,改善电催化动力学过程包括物质传输和电子转移可显著增强材料的电催化活性。由于电催化动力学过程与催化剂的结构密切相关,研究人员一直致力于设计电催化剂的结构。3D空心纳米结构具有大的比表面积、丰富的孔隙结构、良好的内部空间和高的电子收集效率,可促进电催化动力学,有效提高材料的电催化活性。此外,选择过渡金属作为电催化剂的材料可为电催化过程提供高活性的氧化还原电对,进而增强氧化还原反应。本文利用Cu2O作为模板,设计合成两类基于过渡金属（Ni,Mn,Cu）的多级笼状纳米活性材料作为电化学传感器的电催化剂,以期优化电催化动力学过程,构建高灵敏的电化学传感器。具体工作如下:1.研究从动力学角度出发,提出3D空心纳米结构和2D片状纳米结构的复合可以进一步改善电催化动力学的观点;利用腐蚀沉积法（CEP）和水热法,本文首次将Ni（OH）2纳米笼与MnO2纳米片复合（Ni（OH）2 NCs@Mn...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
{PEI/[(P2W17V-CuO)/(CS-Pd)]7/(P2W17V-CuO)}传感器的制备示意图[9]
西南大学专业硕士学位论文4图1.1Fe2O3/rGO修饰玻碳电极检测亚硝酸盐[10]Figure1.2NitritedetectionschemeusingFe2O3/rGOmodifiedglassycarbonelectrode1.1.2.2共价键合法作为最早使用的电极修饰方法，共价键合法操作步骤如下：①采用电化学、化学、物理等方法首先对工作电极表面进行活化预处理；②利用有机合成反应将所需的功能基团修饰于电极表面。因此，此方法是运用化学反应将修饰物以共价键的方式修饰于电极表面。同时，其原理和步骤能够反映化学修饰电极的设计以及微观结构的形成，固定效果比较稳定；其缺点是处理过程十分复杂，电极表面覆盖率较低且活性分子容易失活，在一定程度上限制其运用。李拂晓等[11]利用胺醛缩合反应将尾端修饰氨基的单链DNA探针共价复合到纳米复合到单壁碳纳米管-十二醛，将其修饰于玻碳电极，成功对DNA的浓度进行测定。1.1.2.3电化学法电化学法主要包括电化学沉积法和电化学聚合法。作为一种修饰配合物以及无机物于电极表面的常用方法，电化学沉积法的原理在于进行电化学的氧化还原反应时，溶液中的活性物质能够电镀于电极表面，获得镀膜。此方法十分适合制备纳米活性材料，并能够在各种结构复杂的基体上均匀沉积。同时，镀层的厚度可通过控制工艺条件（电流、温度、溶液pH、浓度、沉积时间等）进行精确控制。由于电化学沉积的工艺相对简单、操作简便、安全环保，因此科研和工业上将其广泛应用于大批量生产。如图1.3，Sheng等[12]以还原氧化石墨烯和聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）杂化膜Ni(OH)2纳米复合材料@PEDOT-rGO）为载体，通过简单、可扩展、易于控制的电化学沉积方法，成功
慕?剑?缁?Ь酆戏ū谎杆倮┱沟奖桨贰⑧绶缘鹊ヌ宓木?合。时至今日，电化学聚合法依旧被采用去合成各种导电性聚合物，并在单体聚合的同时进行掺杂，得到结构各异、性质特殊的功能膜。电化学聚合法是将预处理过的电极置于含有聚合单体和电解质的溶液中，接着通过电化学氧化还原反应让电活性单体聚合在电极表面，以此在电极表面生成聚合物膜。Raoof等[13]采用电化学聚合法将槲皮素聚集到有多壁碳纳米管修饰的玻碳电极上，制备的电化学传感器能够同时检测左旋多巴、尿素和酪氨酸显示较好的电催化性质。图1.3无酶葡萄糖传感器的电沉积制备及葡萄糖催化[12]Figure1.3Thefabricationprocessandglucosecatalyzeoftheenzyme-freeglucosesensor1.1.2.4其它修饰方法除了上述方法外，一些其它的电极修饰方法也常被研究者采用，包括交联法、包埋法和溶胶凝胶法等。利用双功能或多功能试剂，将两个或更多的分子进行交联从而形成网状结构的电极修饰方法被称为交联法。常用的交联剂是马来酰亚胺、戊二醛类，常用牛血清蛋白作为载体去固定生物分子。Yang等[14]采用壳聚糖对乙酰胆碱酯酶进行交联作用，将其结合到壳聚糖和萘酚氧化硅纳米混合层修饰的电极上，成功制备可以对杀虫剂进行敏感检测的乙酰胆碱酯酶生物传感器。Xu等[15]利用戊二醛作为交联剂，牛血清蛋白作载体，将过氧化物氢酶固定到碳纳米管修饰的玻碳电极表面，成功制备稳定性好、响应快、检测线低的过氧化氢电化学传感器。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于石墨烯和金纳米棒复合物的过氧化氢电化学传感器[J]. 李理,卢红梅,邓留. 分析化学. 2013(05)
[2]基于单壁碳纳米管-十二醛复合材料的DNA电化学传感器[J]. 李拂晓,蔡细丽,郑成凤,王霞,高飞,汪庆祥. 分析测试学报. 2013(04)
[3]明胶固定辣根过氧化物酶制备H2O2传感器[J]. 屈建莹,陈文静. 化学学报. 2010(03)
[4]人血清中半胱氨酸测定用自组装电化学传感器的研制[J]. 干宁,李天华,王鲁雁. 分析测试学报. 2008(03)
[5]荧光多元猝灭光纤化学传感器、仪器系统及其在药物分析中的应用[J]. 陈坚,李新霞. 新疆医科大学学报. 2003(06)
本文编号：3402309
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
{PEI/[(P2W17V-CuO)/(CS-Pd)]7/(P2W17V-CuO)}传感器的制备示意图[9]
西南大学专业硕士学位论文4图1.1Fe2O3/rGO修饰玻碳电极检测亚硝酸盐[10]Figure1.2NitritedetectionschemeusingFe2O3/rGOmodifiedglassycarbonelectrode1.1.2.2共价键合法作为最早使用的电极修饰方法，共价键合法操作步骤如下：①采用电化学、化学、物理等方法首先对工作电极表面进行活化预处理；②利用有机合成反应将所需的功能基团修饰于电极表面。因此，此方法是运用化学反应将修饰物以共价键的方式修饰于电极表面。同时，其原理和步骤能够反映化学修饰电极的设计以及微观结构的形成，固定效果比较稳定；其缺点是处理过程十分复杂，电极表面覆盖率较低且活性分子容易失活，在一定程度上限制其运用。李拂晓等[11]利用胺醛缩合反应将尾端修饰氨基的单链DNA探针共价复合到纳米复合到单壁碳纳米管-十二醛，将其修饰于玻碳电极，成功对DNA的浓度进行测定。1.1.2.3电化学法电化学法主要包括电化学沉积法和电化学聚合法。作为一种修饰配合物以及无机物于电极表面的常用方法，电化学沉积法的原理在于进行电化学的氧化还原反应时，溶液中的活性物质能够电镀于电极表面，获得镀膜。此方法十分适合制备纳米活性材料，并能够在各种结构复杂的基体上均匀沉积。同时，镀层的厚度可通过控制工艺条件（电流、温度、溶液pH、浓度、沉积时间等）进行精确控制。由于电化学沉积的工艺相对简单、操作简便、安全环保，因此科研和工业上将其广泛应用于大批量生产。如图1.3，Sheng等[12]以还原氧化石墨烯和聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）杂化膜Ni(OH)2纳米复合材料@PEDOT-rGO）为载体，通过简单、可扩展、易于控制的电化学沉积方法，成功
慕?剑?缁?Ь酆戏ū谎杆倮┱沟奖桨贰⑧绶缘鹊ヌ宓木?合。时至今日，电化学聚合法依旧被采用去合成各种导电性聚合物，并在单体聚合的同时进行掺杂，得到结构各异、性质特殊的功能膜。电化学聚合法是将预处理过的电极置于含有聚合单体和电解质的溶液中，接着通过电化学氧化还原反应让电活性单体聚合在电极表面，以此在电极表面生成聚合物膜。Raoof等[13]采用电化学聚合法将槲皮素聚集到有多壁碳纳米管修饰的玻碳电极上，制备的电化学传感器能够同时检测左旋多巴、尿素和酪氨酸显示较好的电催化性质。图1.3无酶葡萄糖传感器的电沉积制备及葡萄糖催化[12]Figure1.3Thefabricationprocessandglucosecatalyzeoftheenzyme-freeglucosesensor1.1.2.4其它修饰方法除了上述方法外，一些其它的电极修饰方法也常被研究者采用，包括交联法、包埋法和溶胶凝胶法等。利用双功能或多功能试剂，将两个或更多的分子进行交联从而形成网状结构的电极修饰方法被称为交联法。常用的交联剂是马来酰亚胺、戊二醛类，常用牛血清蛋白作为载体去固定生物分子。Yang等[14]采用壳聚糖对乙酰胆碱酯酶进行交联作用，将其结合到壳聚糖和萘酚氧化硅纳米混合层修饰的电极上，成功制备可以对杀虫剂进行敏感检测的乙酰胆碱酯酶生物传感器。Xu等[15]利用戊二醛作为交联剂，牛血清蛋白作载体，将过氧化物氢酶固定到碳纳米管修饰的玻碳电极表面，成功制备稳定性好、响应快、检测线低的过氧化氢电化学传感器。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于石墨烯和金纳米棒复合物的过氧化氢电化学传感器[J]. 李理,卢红梅,邓留. 分析化学. 2013(05)
[2]基于单壁碳纳米管-十二醛复合材料的DNA电化学传感器[J]. 李拂晓,蔡细丽,郑成凤,王霞,高飞,汪庆祥. 分析测试学报. 2013(04)
[3]明胶固定辣根过氧化物酶制备H2O2传感器[J]. 屈建莹,陈文静. 化学学报. 2010(03)
[4]人血清中半胱氨酸测定用自组装电化学传感器的研制[J]. 干宁,李天华,王鲁雁. 分析测试学报. 2008(03)
[5]荧光多元猝灭光纤化学传感器、仪器系统及其在药物分析中的应用[J]. 陈坚,李新霞. 新疆医科大学学报. 2003(06)
本文编号：3402309
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