基于多级纳米材料的电化学传感分析

发布时间：2017-11-06 03:10

  本文关键词：基于多级纳米材料的电化学传感分析

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【摘要】：电化学传感器具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、所需仪器简单、易于实现微型化等优点,在化学、生物学、环境监测、农残分析、食品、医药等领域具有广泛应用。将新型纳米材料制备电化学传感器能显著提高传感器的灵敏度、降低检测限。金属及其氧化物纳米材料具有优良的物理、化学、电催化性能以及良好的生物相容性,具有很好催化性能、比表面积大、生物相容性好等特点,成为了目前的研究热点。但是单一的使用金属或其氧化物往往会面临电子传导能力不足、纳米颗粒团聚等问题,严重地影响电极材料的电化学活性。因此如何提高纳米粒子催化的选择性和寻找有效的支撑材料迫在眉睫。分子印迹技术(Molecular imprinting technology)是一种制备对特定分子具有专一识别性能的聚合物的技术。且基于分子印迹技术制备的分子印迹聚合物材料具有高亲和性、选择性、抗恶劣环境能力强、稳定性好、制备成本低、使用寿命长、应用范围广等优点;离子选择性电极是一类利用膜电势测定溶液中离子浓度的电化学传感器,但是存在一些问题,比如单纯的离子选择性膜与电子传导体之间易形成水层,从而造成膜电势的不稳定,可借助金属有机框架衍生的三维多孔碳来弥补这一不足,其具有开放式连接的孔洞、内在疏水性好、电容大及良好的电势稳定性等优点;生物质多孔碳具有比表面极大、导电性能好、电子转移能力强等优点。本论文试图从上述几个方面出发构建更优越的电化学传感器。具体工作如下:1、在弱碱的条件下,以硫堇为模板分子,将多巴胺自聚合于四氧化三铁的表面,最后利用有机溶剂将模板分子洗脱制备成磁性分子印记聚合物,并将其修饰到玻碳电极上构建成高灵敏的无酶传感器。采用扫描电镜、XRD衍射仪及能谱对材料进行了表征。深入研究了模版分子硫堇的量对复合材料的电化学性能的影响。实验结果表明硫堇的量为20μM时,所构建的传感器检测过氧化氢的线性范围为4.082 n M~9μM,最低检出限为1.583 n M;检测乙酰胆碱的线性范围为2.85~160μM及最低的检出限0.856μM;检测乙酰胆碱酯酶的线性范围为0.526ng/m L~20.000 mg/m L,其最低检出限为0.158 ng/m L;检测胆碱酶的线性范围为22.76~400 ng/m L,最低检出限为6.829 ng/m L。2、以洋麻杆煅烧得到的3D-PC为碳基底,通过水热法将Co3O4的前驱体固载在多孔碳上。在一定的温度下将前驱体煅烧成Co3O4制成一体电极用于构建新型的葡萄糖传感器。这种由生物质制成的3D多孔碳具有大的比表面积来固载Co3O4纳米簇避免了Co3O4纳米粒子的堆积,从而提供了更多的电化学活性位点和大的比表面积,并且生物炭本身具有导电性,可直接作为一体电极使用,简化了电极的制备过程。从而表现出更好的电化学性质。经实验结果证明,该传感器用于检测葡萄糖表现出的线性范围为0.088-7 m M(R2=0.9947),检出限为26μM(S/N=3)。3、利用煅烧Zn4O(BDC)3金属框架(MOF5)所得到的3D多孔碳用做氢离子选择性电极的中间层制备而成的新型离子选择性电极(H-ISM/3D-PC/GCE),并用于活体检测。通过计时电位分析法、阻抗和电位分析法,深入探究了H-ISM/3D-PC/GCE稳定性、导电性、对氢离子的检出范围以及抗干扰性。研究发现H-ISM/3D-PC/GCE具备用于活体检测的最佳条件,其对p H的检测线性范围为p H=4.5~8.0,此刚好适用于活体p H检测。最终经实验验证这种以MOF5衍生的3D多孔碳为中间层的氢离子选择性电极可准确的、实时的检测出活体中0.2 p H的变化。
【学位授予单位】：江西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1

【参考文献】

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本文编号：1147066