基于三种金属离子掺杂纳米材料的电化学传感器的构制及其应用

发布时间：2020-07-04 05:49

【摘要】：多巴胺(Dopamine,DA)作为存在于哺乳动物中的生物小分子,在中枢神经系统的信息传递方面起着非常重要的作用。人类的很多疾病,比如帕金森氏症、心脏病、神经肌肉失调以及各类神经性疾病都与体内DA含量的失衡有关联,在临床方面DA被多用于心原性及感染性休克、失血症等的急救药,DA测定方法的研究一直广受社会各界的关注。酚类物质是一类会对空气、土壤、水资源等造成严重污染的有机污染物。日前,双酚A(BPA)在世界各地的水体以及日常的生活物品中均被检测出,其环境行为和风险评估已然成为了环境科学领域的研究焦点,因此对BPA含量的监测在人类健康和环境保护领域也具有重大的意义。目前,已经有很多技术被用来分析检测生物小分子和酚类物质,其中电化学方法由于其成本低廉、分析速度快、操作简单、灵敏性高、节省时间等优点被广范应用到这两类物质的分析和测定中,而构建有效的传感界面是实现电化学方法检测的关键。本论文制备了三种新型的化学修饰电极,并基于此构建了新型的电化学传感界面,将其应用到DA和BPA的电化学检测中。本研究在拓宽电化学传感界面的应用范围上具有相当重要的意义,在临床医学与环境监测等领域有着非常广阔的前景。本论文共分五章,主要内容包括:采用水热合成法制备了镧掺杂钨酸锌(La-doped ZnWO_4)纳米球,并通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线能量色散谱(EDS)对纳米材料进行了表征。基于此纳米材料构建了镧掺杂钨酸锌新型电化学传感器(La-doped ZnWO_4/CPE),并通过电化学交流阻抗谱(EIS)、循环伏安法(CV)和微分脉冲伏安法(DPV)研究了DA和尿酸(UA)在La-doped ZnWO_4/CPE上的电化学行为。结果表明,DA和UA的线性范围分别为0.10~43.03μmol·L~(-1)和0.08~106.65μmol·L~(-1),其检出限分别为0.04μmol·L~(-1)和0.03μmol·L~(-1)(S/N=3)。此外,La-doped ZnWO_4/CPE还被用来选择性地检测DA和UA,表现出良好的选择性和灵敏度。抗干扰实验和真实样品的检测效果也比较理想。通过水热合成法制备了钠掺杂氧化钨(Na-doped WO3)纳米棒,并运用XRD、SEM和EDS等手段对其进行了表征。基于此纳米材料构建了一种新型的钠掺杂氧化钨电化学传感器(Na-doped WO3/CPE)。通过EIS、CV和DPV研究了BPA在Na-doped WO3/CPE上的电化学行为,利用DPV技术,线性范围为0.0810~22.5μmol·L~(-1),对BPA的检出限为0.028μmol·L~(-1)(S/N=3)。同时,Na-doped WO3/CPE也展现出了好的抗干扰能力,在实际样品的检测中具有较好的回收率结果,应用前景广阔。以沉淀法合成了铈掺杂铁酸锌(Ce-doped ZnFe_2O_4)纳米棒,以此作为修饰材料构制了BPA电化学传感器(Ce-doped ZnFe_2O_4/CPE)。SEM、EDS、XRD和EIS等被用来表征纳米材料和修饰电极的形貌与电化学特性。通过CV对不同p H和扫速下的研究结果显示该修饰电极对BPA有良好的电催化性能。通过DPV进行分析测定,结果表明BPA的浓度与氧化峰电流在0.072~21.11μmol·L~(-1)的较宽范围内展现出良好的线性关系,其检出限为0.025μmol·L~(-1)(S/N=3)。与此同时,该传感器的抗干扰能力、稳定性以及重复性也被做了很好的评估。相较于一些传统的电极而言,Ce-doped ZnFe_2O_4/CPE具有较宽的线性范围,较低的检出限以及高的灵敏度等优势。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O657.1;TP212.2
【图文】：

结构式

DA的结构式

结构式,人类健康,临床诊断

UA的结构式

【参考文献】