电活性MOFs在电极表面现场制备及其电化学传感应用

发布时间：2020-10-09 04:37

　　 金属-有机框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)因孔隙率高、表面积大、结构可调控、电化学信号丰富等优势,在电化学分析中具有潜在应用。但传统MOFs制备和电极修饰方法复杂,从而限制了其应用。本文以玻碳电极和金电极为基底电极,通过电化学方法和层层组装方法,直接在电极表面合成了多种电活性MOFs材料,并以其为电化学传感层,分别应用于对苯二酚异构体、凝血酶等目标物的分析检测。本文主要工作如下:(1)以硝酸铜(Cu(NO3)2)和均苯三甲酸(BTC)为原料,采用计时电流(I-t)和循环伏安扫描(CV)的方法,在Nafion-单壁碳纳米管(SWCNT)修饰玻碳电极一步制备了电活性MOF材料HKUST-1,得到HKUST-1/Nafion-SWCNT修饰电极。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、循环伏安法对修饰电极的形貌、组成和电化学性能进行了表征。结果表明HKUST-1被成功合成,并且可以将邻苯二酚(CT),间苯二酚(RS)和对苯二酚(HQ)区别开来。将传感器用于CT、RS和HQ的同时检测。实验结果显示,CT、RS和HQ分别在0.198 V、0.686 V和0.322 V出现氧化峰,表明传感器可以用于三酚异构体的同时检测。峰电流与三酚浓度在0.100μM-300μM浓度范围呈良好线性关系,检测线分别为0.390μM、0.210μM、0.360μM。实际样品回收率在99.6%-101.3%,结果令人满意。(2)采用I-t和CV电化学方法依次在玻碳电极表面制备了电活性MOF材料HKUST-1和纳米金(Au NPs),得到基于Au NPs/HKUST-1复合材料的电化学界面。进一步利用Au-S键将凝血酶核酸适配体固定在Au NPs/HKUST-1,构建了一种新型免标记凝血酶电化学传感器。采用循环伏安法、阻抗法(EIS)和差分脉冲伏安法(DPV)对传感器的构建和电化学行为进行了表征。当核酸适配体与目标物凝血酶结合形成复合物后,改变了HKUST-1/Au NPs界面的微环境,使得其电化学活性降低,从而可用于凝血酶的监控。分析结果表明,传感界面的峰电流与凝血酶浓度在1.00 f M-1.00μM范围内呈良好的线性关系,根据三倍信噪比(S/N),计算得检测限为0.41 f M。利用该传感器检测人体血清样品中的凝血酶,回收率为92.0%-102.0%。(3)通过Au-S自组装化学在金电极表面自组装一层三聚硫氰酸(TCY),然后将该TCY修饰电极浸泡Cu(NO3)2溶液,得到TCY-Cu2+配位修饰层;然后再依次浸泡TCY溶液3次,Cu2+溶液3次,得到(TCY-Cu2+)3-TCY基电活性MOFs修饰界面。进一步将(TCY-Cu2+)3-TCY修饰电极依次浸泡Au NPs和凝血酶核酸适配体,制备了新型凝血酶电化学传感器。采用CV、EIS和DPV对电极制备过程进行了表征。电化学表征表明,传感器在0.010 M磷酸缓冲溶液(PBS,p H 6.8)中呈现出对应于Cu2+/Cu+电对的氧化还原峰。在最优条件下,该传感器能对凝血酶在1.00 f M-1.00μM的浓度范围内进行检测,检测限为0.26 f M。该免标记电化学传感器对人体血清样品中凝血酶检测回收率为97.2%-103%。
【学位单位】：闽南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O657.1
【部分图文】：

第 1 章 绪论1.1 金属有机框架材料(MOFs)金属有机框架材料(MOFs)，也称为多孔配位聚合物(Porous coordination polymer)[1]，这一新兴的材料拥有特殊的化学配位原理，进而促进了结晶微孔材料发展，引起了人们极大的兴趣[2-8]。基于有机连接和协调模式的无机金属离子或金属离子团簇，可以设计出目标属性结构的材料[9-11]。MOFs 的关键结构特征是超高孔隙度(90%自由体积)和极高的内部表面区域，其扩展超出了朗格缪尔表面面积 1000 m2g-1[12-14]。MOFs 的这种优异性能在应用方面发挥着至关重要的作用，可被应用在气体的存储和分离[15-18]、传感[19-22]、质子传导[23-28]和药物传递[29-31]等方面。MOFs 分子模型构建及其应用如图 1.1所示。

种流体在界面或特定的介质中，通过扩散而相互接触，从而发生反应，相反应：无溶剂的方法，采用计量比的金属氧化物或氢氧化物进行特定超声-微波合成法微波的条件下，利用其加热快速、均质与选择性高等优点，应用于现代中的技术，称为微波合成法。电化学合成法种基于悬浮颗粒表面电荷的方法。在电场作用下，配体和带电金属离子沉积在电极上行程 MOFs(图 1.2)。这是一种快速、低成本、易于控制和法。

图 1.3 自组装合成法的过程[33]有机框架材料在电化学传感中的应用物检测会的快速发展，工业的发达，一些污染物(如重金属[34,35]，水合[38,39]等)的存在已经严重的威胁环境安全和人类健康。目前，检用原子吸收/发射光谱法[40]、光谱法[41]、色谱法等[42]，但是这些器昂贵。电化学分析方法简单的操作，较低的成本，灵敏高和起人们的兴趣。Duan 等[43]合成了 NH2-MIL-88(Fe)-rGO 材料，重金属的同时检测，构建了一种高效灵敏的电化学传感器。Z材料(图 1.4)。实验结果表明，该传感器对有机磷农药具有优异的的 MOFsUiO-67可以有效的从水溶液中吸附与强化去除农药。S复合膜材料，用于水合肼的检测。实验结果显示该修饰电极能对

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 胡延光;;石墨烯在电化学传感器方面的研究进展[J];广东化工;2016年24期

2 孙佰顺;李洪亮;李德禄;;等势点温度补偿法在电化学传感器中的应用[J];科技资讯;2015年01期

3 庄贞静;肖丹;李毅;;无酶葡萄糖电化学传感器的研究进展[J];化学研究与应用;2009年11期

4 朱建中;张国雄;;生物电化学传感器的微型化集成化[J];化学传感器;1994年03期

5 赵长文;;电化学传感器及其临床应用的进展[J];国外医学.药学分册;1993年01期

6 莫健伟;周性尧;;生物电化学传感器研制及应用的进展[J];汕头大学学报(自然科学版);1993年01期

7 俞汝勤;;从IUPAC30届学术大会看电化学传感器的发展趋势[J];化学传感器;1987年02期

8 杨国忠;;一种用于临床和免疫分析的简易且廉价的一次性电化学传感器[J];国外医学.生物医学工程分册;1988年06期

9 吴辉煌;;生物电化学传感器的设计 Ⅰ.基本原理[J];化学通报;1988年10期

10 吴辉煌;;生物电化学传感器的设计——Ⅱ.新近进展[J];化学通报;1988年12期

相关会议论文 前10条

1 董绍俊;;自供能生物电化学传感器及分析应用[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三分会：纳米传感新原理新方法[C];2016年

2 朱洪;朱志伟;;离子液对非酶葡萄糖电化学传感器构建的影响[A];第十一届全国电分析化学会议论文摘要（3）[C];2011年

3 鲜跃仲;;基于链接化学策略的电化学传感器的设计与应用研究[A];第十一届全国电分析化学会议论文摘要（2）[C];2011年

4 姚碧霞;郑婷婷;傅金英;李雪林;汪庆祥;翁文;;蛋白质修饰手性电化学传感器的研制与应用[A];第六届全国化学生物学学术会议论文摘要集[C];2009年

5 田斌;万小山;李华;宋诗哲;;一种金属腐蚀监/检测的电化学传感器的研制[A];2000年材料科学与工程新进展（下）——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年

6 王康丽;严河清;白延利;王鄂凤;;氮氧化物电化学传感器[A];第八届全国气湿敏传感器技术学术交流会论文集[C];2004年

7 朱俊杰;;纳米生物电化学传感器的研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（上册）[C];2006年

8 吴坚;王酉;李光;;微电化学传感器的研究[A];第二届长三角地区传感技术学术交流会论文集[C];2006年

9 刘艳玲;秦羽;刘蓉;黄卫华;;可拉伸电化学传感器用于细胞机械转导信号分子监测[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第四十一分会：纳米材料与器件[C];2016年

10 黄彬铜;李迎春;;分子印迹聚合物和氮硫掺杂的活性石墨烯修饰的电化学传感器用于环磷酰胺的检测[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第四分会：生物分析和生物传感[C];2016年

相关重要报纸文章 前5条

1 科学导报记者 范琛;“电化学传感器”让农残瞬间现形[N];科学导报;2017年

2 成都 新兴 编;电化学传感器[N];电子报;2016年

3 本报记者 王奇 通讯员 远德亮;“变检之量”QC小组攻克世界难题[N];淄博日报;2012年

4 黄绍敏 王清燕;科力恒的崛起[N];中国企业报;2001年

5 记者 彭溢;我省首个外籍院士工作站揭牌[N];黑龙江日报;2014年

相关博士学位论文 前10条

1 刘双燕;功能导向碳基传感器的构筑及其在生物与环境中的分析应用[D];北京化工大学;2018年

2 周嘉婉;DNA甲基化转移酶及多巴胺的新型电化学传感器研究[D];湖南大学;2018年

3 马亚;新型高灵敏分子印迹电化学传感器的构建及改进研究[D];华南理工大学;2018年

4 刘冰倩;新型信号增强电化学传感器用于小分子物质的检测方法研究[D];福州大学;2015年

5 马跃;碳基微/纳复合材料的可控合成及其电化学传感性能研究[D];中国科学技术大学;2018年

6 冒爱荣;基于碳纳米管复合材料的电化学传感器在食品药品检测中的应用[D];扬州大学;2018年

7 问少华;砷检测的光谱/电化学传感方法研究[D];南昌大学;2018年

8 马光冉;石墨烯基三维纳米复合材料的制备及其在电化学传感器中的应用[D];江西师范大学;2018年

9 宦双燕;采用分子印迹技术构建电化学传感器界面的研究[D];湖南大学;2005年

10 李永新;共价键植单分子层和纳米复合材料修饰电极生物电化学传感器[D];中国科学技术大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 景丽君;基于不同维度复合材料的电化学传感器对样品中药物分子的检测[D];南京师范大学;2018年

2 焦佳;基于Dawson型杂多酸的电化学传感器在L-酪氨酸检测中的应用[D];哈尔滨理工大学;2018年

3 张茜;基于多孔骨架材料构建电化学及光电化学传感器用于C-反应蛋白及重金属离子的检测[D];云南师范大学;2018年

4 朱迪;基于磷钼钨杂多酸的黄嘌呤电化学传感器的研究[D];哈尔滨理工大学;2018年

5 杜豫辉;基于含铜材料的电化学传感器在食品安全检测中的应用[D];东北师范大学;2018年

6 武文龙;基于缺陷调控TiO_2阵列电极的近红外光响应型光电化学传感器的构建及应用[D];华东师范大学;2018年

7 张娱藤;离子液体传感器中气体电化学行为研究[D];西安建筑科技大学;2018年

8 李雪艳;三种新型电化学传感器的制备及性质研究[D];安徽师范大学;2018年

9 彭莹;基于二维纳米材料及其复合物的电化学传感器的研制及应用[D];安徽工业大学;2018年

10 叶晨;自支撑Cu-MOFs及其衍生材料构建的无酶葡萄糖电化学传感器[D];哈尔滨工业大学;2018年

本文编号：2833237