生物小分子纳米复合材料在电化学传感器中的应用

发布时间：2019-11-20 19:10

【摘要】：电化学传感器作为传感器中的重要分支,由于具有操作简单、选择性好、可原位检测、价格低廉、易微型化等优点,成为当代分析科学的重要研究方向之一,并广泛应用在生物技术、食品工业、临床检测、医药工业、生物医学、环境分析和军事医学领域。生物小分子由于具有无毒性、易被降解、富含活性基团及良好的电催化活性等优点,在电化学传感器领域中应用前景广泛。例如,胸腺嘧啶、植酸、半胱氨酸、壳聚糖等生物小分子,常被用于重金属离子、多巴胺和葡萄糖等电化学生物传感器的构建。本论文主要包括以下两个方面:基于胸腺嘧啶(碱基T)与汞离子形成的T-Hg2+-T结构,构建汞离子电化学传感器;鉴于植酸富含磷酸基团,具有快速的电子迁移速率以及良好的导电性等诸多优势,通过构建植酸纳米复合材料修饰电极,实现铜离子和多巴胺的电化学检测。主要研究内容及实验结果如下:(1)基于T-Hg2+-T结构修饰电极的汞离子电化学传感器以还原氧化石墨烯/金纳米粒子为基体,采用共价键合法将碱基T固定在金纳米粒子表面,制备汞离子电化学传感器,并利用全反射红外光谱、扫描电镜、循环伏安法和交流阻抗法等对修饰电极进行表征。当汞离子存在时,修饰电极上的碱基T可以与汞离子发生反应,形成T-Hg2+-T结构,达到对汞离子特异性结合的目的。采用三电极体系,示差脉冲伏安法为检测手段,实现汞离子电化学检测。结果显示:该修饰电极对汞离子具有较高的选择性及灵敏度,较宽的检测范围(10ng L-1～1.0μg L-1)和较低的检测限(1.5 ng L-1)。此外,该修饰电极还可以用于实际样品中汞离子含量的测定,且具有较好的回收率。(2)植酸/氧化石墨烯复合材料用于多巴胺的电化学检测首先借助于Hummer法合成出氧化石墨烯,然后通过植酸与氧化石墨烯之间的π-π相互作用制备其复合材料,并借助于全反射红外光谱及扫描电镜进行表征。以植酸/氧化石墨烯修饰的玻碳电极为工作电极,利用示差脉冲伏安法,用于多巴胺的电化学检测。结果表明:该多巴胺电化学传感器具有较低的检测限和较宽的线性范围。此外,在抗坏血酸和尿酸存在下,该修饰电极可选择性检测多巴胺,且展现出良好的重复性和稳定性。在实际样品的多巴胺含量检测过程中,获得较为满意的结果。(3)植酸掺杂的聚吡咯纳米线的合成及铜离子电化学传感器的构建利用植酸与聚吡咯纳米线之间的静电吸附作用,制备其复合材料,并利用示差脉冲伏安法实现对痕量铜离子的电化学检测。结果表明:通过对比不同修饰电极对铜离子的电化学传感性能,植酸/聚吡咯纳米线/玻碳修饰电极呈现出较好的选择性和灵敏度。该修饰电极对铜离子的电化学检测线性范围是10～60 μg L-1,检测限为3.3μg L-1。该电化学传感器不仅具有较好的重现性和稳定性,而且可用于水样中的铜离子检测。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O657.1

【相似文献】