多孔碳纳米材料电化学生物传感性能研究
本文关键词:多孔碳纳米材料电化学生物传感性能研究
【摘要】:碳纳米材料的飞速发展已经引起了社会各界的广泛关注。其中,多孔碳材料因其具有大量的孔,高的表面积以及独特的结构,而广泛应用于气体分离、水的净化、催化剂载体、电容器和燃料电池中。最近几年多孔碳材料被成功地应用于电催化领域,并且获得了较好的分析结果。因此,在前人研究的基础上,本论文详细研究了两种新型多孔碳材料的电化学应用,主要包括以下内容:1.通过自组装方法和溶液生长过程合成了一种新型的介孔碳纤维(MCF),并用差分脉冲伏安法,将MCF改性的玻碳电极(MCF/GCE)用于同时检测四种DNA碱基(鸟嘌呤G,腺嘌呤A,胸腺嘧啶T,胞嘧啶C)。与GCE相比,MCF/GCE显著增强了峰值电流,降低了峰电位,表现出了良好的电化学活性。嘧啶碱基具有较高的氧化电位和较低的电子转移动力,而MCF/GCE可以大大加速嘧啶碱基的电子转移能力,实现了同时检测四种碱基,并且检出限低,选择性高,线性范围宽。更重要的是,MCF/GCE被成功用于检测鲱鱼精中的碱基,并获得满意的结果。此外,MCF/GCE展现出了高稳定性和较好的重现性。MCF/GCE对嘌呤和嘧啶DNA碱基这些优越的电性能为我们进一步研究DNA生物传感器奠定了基础。2.我们制备了左旋手性碳纳米管(CCNT),利用羧酸两性分子与吡咯单体之间的静电相互作用,在不同的碳化温度下,碳化自组装的手性聚吡咯,合成了一系列的样品,并用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氮气吸附、X射线光电子能谱等对这些化合物进行了表征。多巴胺(DA),抗坏血酸(AA),尿酸(UA),过氧化氢(H2O2)和NADH作为探针用来验证新型碳纳米管CCNT的电化学生物传感性能。结果表明,对于上述分析物,CCNT能显著降低其峰电位,增加峰电流,与普通碳纳米管相比表现出更高的电催化活性。此外,文中针对BET表面积和不同碳化温度下的N键类型(吡咯N、吡啶N、石墨化N)对分析物催化性能的影响进行了详细论述,结果表明,CCNT-900具有最大的BET表面积,石墨化N含量最高,对上述分析物具有最好的电催化性能。CCNT优异的电化学性能使其在未来的电化学生物传感领域具有广阔的应用前景。
【关键词】:多孔碳 纳米复合材料 电催化 生物小分子
【学位授予单位】:河北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O613.71;O657.1
【目录】:
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第1章 绪论10-17
- 1.1 多孔材料10
- 1.1.1 多孔材料的分类10
- 1.2 多孔碳材料10-12
- 1.2.1 碳纤维(CF)11
- 1.2.2 碳纳米管(CNT)11
- 1.2.3 有序介孔碳(OMC)11
- 1.2.4 多孔石墨烯11-12
- 1.3 多孔碳材料的制备12-15
- 1.3.1 活化法12
- 1.3.2 模板法12-15
- 1.4 多孔碳材料在电化学中的应用15-16
- 1.4.1 燃料电池15
- 1.4.2 电分析化学15-16
- 1.5 本工作的内容和意义16-17
- 第2章 新型介孔碳纤维修饰电极直接电化学测定DNA碱基17-29
- 2.1 前言17-18
- 2.2 实验部分18-19
- 2.2.1 仪器和试剂18
- 2.2.2 MCF的合成和电极制备18-19
- 2.2.3 DNA样品制备19
- 2.3 结果与讨论19-28
- 2.3.1 MCF的表征19-20
- 2.3.2 电化学反应20-22
- 2.3.3 G和A的电化学行为22
- 2.3.4 G和A的测定22-23
- 2.3.5 分析应用23-24
- 2.3.6 T和C的测定24-26
- 2.3.7 检测四元混合物中的G,A,T,C26
- 2.3.8 同时检测GATC26-27
- 2.3.9 MCF/GCE的重现性和稳定性27-28
- 2.4 结论28-29
- 第3章 新型左手螺旋手性碳纳米管电化学生物传感研究29-41
- 3.1 前言29
- 3.2 实验部分29-31
- 3.2.1 试剂和仪器29-30
- 3.2.2 制备CCNT-X样品30
- 3.2.3 修饰电极的制备30-31
- 3.3 结果与讨论31-40
- 3.3.1 CCNT-x的表征31-33
- 3.3.2 电催化氧化AA、DA、UA33-34
- 3.3.3 电化学检测AA、DA、UA34-36
- 3.3.4 安培法检测AA、DA、UA36-38
- 3.3.5 电化学检测H_2O_238-39
- 3.3.6 电催化NADH39-40
- 3.4 结论40-41
- 参考文献41-51
- 致谢51-52
- 攻读学位期间取得的科研成果52
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