基于共价有机框架材料的电化学传感器的构建

发布时间：2017-10-24 08:25

  本文关键词：基于共价有机框架材料的电化学传感器的构建

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【摘要】：共价有机框架材料(COF)是一种结构较为稳定的新型晶形多孔材料,具有明确的孔径分布、较大的比表面积、较强的导电性和特殊的官能团,易于对各类功能分子或蛋白质等进行修饰和吸附。本文在合成共价有机框架材料(COF-LZU1)的基础上,通过引入了Pd、Pt、Au,最终合成了复合材料M/COF-LZUl,并将其修饰在玻碳电极表面作为电化学生物传感器的固定基质。本文还合成了Au/C球、Pt/Ru/C、Au/Cu-MOF纳米复合材料,分别将其用于标记CRP抗体,制备了一系列C-反应蛋白免疫传感器。(1)采用溶剂热合成法通过有机单体合成了一种亚胺键连接的共价有机框架材料(COF-LZU1),通过后还原的方法将贵金属Pt引入到COF材料中,合成了Pt/COF-LZU1复合材料,该材料具有优良的催化性能。并将其与Nafion混合制备了Pt/COF-LZU1/Nafion电化学传感器用于检测双酚A。在最优的实验条件下,用示差脉冲伏安法(DPV)对双酚A进行测定,在浓度范围为0.25μg/mL~100μg/m L内,氧化峰电流与双酚A浓度呈线性关系,检测限为0.08μg/mL。该传感器为双酚A测定提供了一种新的简便手段。(2)利用Pd(Ⅱ)与共价有机框架材料(COF-LZU1)的亚胺配位形成Pd/COF-LZU1多孔复合材料,并以此吸附CRP抗体(anti-CRP),构建了一种非标记型C-反应蛋白(CRP,c-reactive protein)免疫传感器。当抗体与抗原发生免疫反应时,形成的免疫复合物会阻碍电化学探针[Fe(CN)6]4-/3-的电子传递,降低其响应电流,从而实现CRP的快速检测。本文采用交流阻抗、差示脉冲伏安法考察了免疫传感器的电化学特性。在最优的实验条件下,用示差脉冲伏安法(DPV)对CRP进行检测,其线性范围为5~180 ng/mL,检测下限为1.66 ng/mL,线性相关系数为0.992。该传感器为CRP测定提供了一种新的简便手段,也开拓了共价有机框架材料在电化学传感器方面的应用。(3)以水热法合成碳微球,通过静电作用吸附聚二烯基丙二甲基氯化铵(PDDA)和Au纳米颗粒,从而合成了Au/C球纳米复合材料,该材料对抗坏血酸的氧化具有良好的催化性。实验以Pd/COF-LZU1复合材料作为固定基质,以Au/C球纳米复合材料作为标记材料,制备了一种夹心型C-反应蛋白免疫传感器。通过计时电流法(i-t)检测抗坏血酸的氧化峰电流,所测得的氧化峰电流与CRP的浓度在0.25 ng/mL~150 ng/mL范围内具有良好的线性关系,线性相关系数R2=0.9982,检测下限为0.08 ng/mL。该免疫传感器稳定性好、灵敏度高。(4)采用微波合成法合成Pt/Ru/C纳米复合材料,该材料对H2O2的还原具有较强的催化作用。以Pt/Ru/C纳米材料代替易失活的酶标记C-反应蛋白抗体,通过夹心法检测C-反应蛋白。在最优的实验条件下,采用计时电流法检测过氧化氢的还原电流,间接实现对CRP的检测,其线性范围为0.5 ng/mL-150 ng/mL,检测限为0.17 ng/mL。(5)在常温常压下将Au纳米颗粒负载到金属有机骨架材料Cu(Ⅱ)-HKUST-1合成了Au/Cu(Ⅱ)-HKUST-1纳米复合材料,并以其为标记材料标记CRP抗体,制备了C-反应蛋白免疫传感器。铜离子可通过示差脉冲伏安法(DPV)直接检测到,所测得的峰电流值与CRP的浓度在1ng/mL-400 ng/mL的范围内呈良好的线性关系,检测下限0.33 ng/mL。
【关键词】：共价有机框架材料 纳米复合材料 免疫传感器 C-反应蛋白
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 COF材料的研究背景13-17
• 1.1.1 共价有机框架材料（COF）的特点及分类13
• 1.1.2 共价有机共价有机框架材料的应用13-17
• 1.2 电化学传感器17-19
• 1.2.1 直接电化学传感器17-18
• 1.2.2 电化学生物传感器18-19
• 1.3 纳米复合材料在电化学传感器中的应用19-22
• 1.3.1 纳米复合材料19-20
• 1.3.2 纳米复合材料的合成20
• 1.3.3 纳米复合材料在电化学传感器中的应用20-22
• 1.4 C-反应蛋白传感器的研究进展22-23
• 1.5 本研究工作的构思23-24
• 第2章 基于Pt/COF-LZU1的电化学传感器检测双酚A24-37
• 2.1 前言24-25
• 2.2 实验部分25-27
• 2.2.1 试剂和仪器25-26
• 2.2.2 材料的制备26
• 2.2.3 修饰电极的制备26-27
• 2.2.4 检测方法27
• 2.3 结果与讨论27-36
• 2.3.1 材料的表征27-30
• 2.3.2 BPA的循环伏安行为30-31
• 2.3.3 氧化峰电流与扫描速度的关系31-32
• 2.3.4 实验条件的选择32-34
• 2.3.5 传感器对双酚A的响应特性34-35
• 2.3.6 传感器选择性35-36
• 2.4 结论36-37
• 第3章 基于Pd/COF-LZU1的非标记型C-反应蛋白免疫传感器的研制37-52
• 3.1 前言37-38
• 3.2 实验部分38-41
• 3.2.1 试剂与仪器38-39
• 3.2.2 材料的制备39-40
• 3.2.3 免疫传感器的制备40-41
• 3.2.4 实验方法41
• 3.3 结果与讨论41-50
• 3.3.1 材料的表征41-43
• 3.3.2 Pd/COF-LZU1复合材料的电化学特性43-44
• 3.3.3 不同修饰电极界面的交流阻抗行为44-45
• 3.3.4 免疫传感器的分析性能45-46
• 3.3.5 氧化还原峰电流与扫描速度的关系46-47
• 3.3.6 溶液p H、抗原培育时间、抗体固定浓度对免疫传感器响应的影响47-48
• 3.3.7 CRP免疫传感器的响应性能48-49
• 3.3.8 传感器的重现性和选择性49-50
• 3.3.9 回收率50
• 3.4 小结50-52
• 第4章 基于Au/C球纳米复合材料标记的C-反应蛋白免疫传感器的研制52-64
• 4.1 前言52-53
• 4.2 实验部分53-55
• 4.2.1 试剂与仪器53
• 4.2.2 材料的制备53-54
• 4.2.3 免疫传感器的制备54
• 4.2.4 检测方法54-55
• 4.3 结果与讨论55-63
• 4.3.1 Au/C球纳米复合材料的表征55-56
• 4.3.2 C球和Au/C球催化效应比较56
• 4.3.3 不同修饰电极界面的交流阻抗行为56-57
• 4.3.4 实验条件的优化57-59
• 4.3.5 免疫传感器的响应特性59-60
• 4.3.6 免疫传感器的选择性60-61
• 4.3.7 回收率的测定61-62
• 4.3.8 免疫传感器的稳定性62-63
• 4.4 小结63-64
• 第5章 基于PtRu/C纳米复合材料标记的C-反应蛋白免疫传感器的制备64-75
• 5.1 前言64
• 5.2 实验部分64-66
• 5.2.1 试剂和仪器64-65
• 5.2.2 材料的制备65
• 5.2.3 免疫传感器的制备65-66
• 5.2.4 实验方法66
• 5.3 结果与讨论66-74
• 5.3.1 COF-LZUl 和 Au/COF-LZUl 的微观形貌66-67
• 5.3.2 PtRu/C纳米材料的微观形貌67-68
• 5.3.3 PtRu/C纳米复合材料的能谱分析68
• 5.3.4 Pt/C、Ru/C和PtRu/C的催化性能比较68-69
• 5.3.5 不同修饰电极界面的交流阻抗行为69-70
• 5.3.6 实验条件的优化70-72
• 5.3.7 传感器的校正曲线72-73
• 5.3.8 免疫传感器的选择性73-74
• 5.3.9 回收率的测定74
• 5.4 小结74-75
• 第6章 基于Au/Cu(Ⅱ)-HKUST-1 复合材料标记的C-反应蛋白传感器的研制75-88
• 6.1 前言75-76
• 6.2 实验部分76-78
• 6.2.1 仪器和药品76
• 6.2.2 金纳米溶胶的合成76
• 6.2.3 Au/ Cu(Ⅱ)- HKUST-1 的合成76-77
• 6.2.4 Au/Cu(Ⅱ)- HKUST-1 纳米复合材标记CRP抗体77
• 6.2.5 CRP传感器的制备77-78
• 6.2.6 检测方法78
• 6.3 结果与讨论78-87
• 6.3.1 材料的表征78-79
• 6.3.2 氧化还原峰电流与扫描速度的关系79-80
• 6.3.3 不同修饰电极界面的交流阻抗行为80-81
• 6.3.4 实验条件优化81-84
• 6.3.5 传感器的校正曲线84-85
• 6.3.6 免疫传感器的选择性85-86
• 6.3.7 回收率的测定86-87
• 6.4 小结87-88
• 总结88-90
• 参考文献90-100
• 攻读学位期间发表的学术论文和研究成果100-101
• 致谢101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杨桂春,陈祖兴,胡春玲;聚合物支载合成杂环化合物的研究进展[J];有机化学;2002年12期

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本文编号：1087917