基于pH敏感聚合物的电化学传感研究
发布时间：2021-04-14 21:50
近年来,电化学传感器在环境检测、食品安全营养、医学和临床诊断等领域的研究不断深入。随着对灵敏度、选择性等不同需求的提高,单一的材料已难以满足实际所需。刺激响应性聚合物是一种可以对外界微小刺激进行快速响应的聚合物材料,它可以应用于电化学领域,提高其选择性并实现环境响应。碳材料等导电性较好的材料适当加入,可以提高复合材料的稳定性和灵敏度。本文将碳材料、光电材料与pH敏感聚合物混合制备用于修饰电极,构建具有pH响应效果的电化学传感平台,从而实现对不同目标检测物的智能检测,具体内容如下:（1）通过水热法合成独立的氧化锌纳米棒,然后通过简单的化学浴合成氧化锌@类沸石咪唑骨架（Zn O@ZIF-8）,再将其与壳聚糖（CS）、聚乙烯亚胺（PEI）和羧基化多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）简单混合作为修饰材料,修饰在玻碳电极上。通过实验发现CS/PEI/MWCNTs-COOH/Zn O@ZIF-8复合材料修饰电极在pH=4下对抗坏血酸（AA）的检出限为2.46μM,线性范围为10μM～110μM和110μM～580μM。同时,修饰电极具有良好的pH可逆性。（2）通过水热法合成了沸石咪唑酯骨架（ZI...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电化学传感器原理图
?衅髟诖罅炕?Ш臀锢?化学分析实验室中日常使用。1.1.3.2气体传感器在过去的几十年中，随着工业化和城市化的迅猛发展，汽车尾气和工厂排放的大量气体污染物已成为人类生存、发展的巨大威胁。同时，易燃易爆气体的泄漏可能会导致生命损失和财产损失。因此，目前迫切需要通过使用气体传感器来实时有效地检测那些有害气体。在已知的半导体气体传感器中，基于半导体金属氧化物的气体传感器具有选择性好、响应灵敏、便携以及制造成本较低的优点，因此在全球范围内得到了广泛的研究。气体感应机理基本上由能带弯曲理论解释。图1.2是金属氧化物暴露在气体氛围前后的能级示意图。当O2分子被吸附在金属氧化物的表面上时，它们将捕获晶粒表面导带中的电子，以离子形式存在。事实上，可以假定晶粒中电子的移动会在其内部形成空穴并且在表面积累负电荷，这会形成电子耗尽区，然后形成能带弯曲。在晶粒之间，两个耗尽区的合并会得到一个界面，这个界面被称为肖特基势垒，其大小取决于材料的电导率[6]。吸附的氧与检测气体的反应可以改变肖特基势垒的强度[7]，从而导致电导率的变化。由于能级的大小和与金属氧化物表面反应的分子数量有关，因此可以将传感器电参数(即电阻、电流)的变化作为变量来监测气体的浓度。图1.2金属氧化物暴露在气体前后的能级示意图
湘潭大学硕士学位论文4相比，这些方法对于食品安全性和质量评估而言是理想的。图1.3是电化学适配体传感器在食品和水分析方面的应用，用来检测细菌、病毒、药物、霉菌毒素、农药、藻毒素等。图1.3电化学适体传感器用于食品和水分析1.1.4.2环境污染监控中的应用重金属离子、有机小分子和无机污染物是一些对环境有害的化合物，由于它们的高毒性、持久性和生物蓄积性，会对生态系统和公众健康产生许多负面影响。因此，开发能实时监测这些有毒污染物的快速、简单、低成本和灵敏的设备至关重要[15,16]。镉离子(Cd2+)对水生和非水生环境中的几乎所有活生物体都具有很高的潜在风险。同时作为非必需金属，镉没有生物学作用，半衰期为12至30年。镉在人体中的含量过高会对人体造成很多不利影响，如损害重要器官、骨质疏松、心血管疾并基因突变、细胞毒性和细胞转化[17-19]。自然和人为活动，例如火山喷发、工业废水、镍镉电池的焚化、污水污泥和化肥，都是向环境中吸收镉的有效来源[20]。Cd2+的高迁移率、溶解度和生物利用度使它们从受污染的酸性土壤中大量转移到食用植物中，进入生态系统的食物链[18]。Cd2+离子的这些严重危害促使我们开发出一种有效且可行的传感器，以确保公共安全[21]。Cd2+离子检测已在全球范围内发展，但是由于大部分都需要复杂的操作，高昂的实施费用和熟练的技术人员要求，大多数都局限于实验室规模。电分析技术可以克服这些障碍，研究人员可以使用电化学工具来制造用于Cd2+离子检测的简单、经济有效、具有高灵敏度的便携式传感器。双酚A(BPA)是一种生活中广泛存在的环境污染物，结构中的酚基团与内分泌激素(特别是雌二醇和己烯雌酚)中的酚基团相似，能与雌激素受体结合进而破坏内分泌。BPA在饮料容器、?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Self-assembled thermosensitive luminescent nanoparticles with peptide-Au conjugates for cellular imaging and drug delivery[J]. Xiaoyuan Zhang,Wei Liu,Haixia Wang,Xinne Zhao,Zhenfang Zhang,Gerd Ulrich Nienhaus,Li Shang,Zhiqiang Su. Chinese Chemical Letters. 2020(03)
本文编号：3138077
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电化学传感器原理图
?衅髟诖罅炕?Ш臀锢?化学分析实验室中日常使用。1.1.3.2气体传感器在过去的几十年中，随着工业化和城市化的迅猛发展，汽车尾气和工厂排放的大量气体污染物已成为人类生存、发展的巨大威胁。同时，易燃易爆气体的泄漏可能会导致生命损失和财产损失。因此，目前迫切需要通过使用气体传感器来实时有效地检测那些有害气体。在已知的半导体气体传感器中，基于半导体金属氧化物的气体传感器具有选择性好、响应灵敏、便携以及制造成本较低的优点，因此在全球范围内得到了广泛的研究。气体感应机理基本上由能带弯曲理论解释。图1.2是金属氧化物暴露在气体氛围前后的能级示意图。当O2分子被吸附在金属氧化物的表面上时，它们将捕获晶粒表面导带中的电子，以离子形式存在。事实上，可以假定晶粒中电子的移动会在其内部形成空穴并且在表面积累负电荷，这会形成电子耗尽区，然后形成能带弯曲。在晶粒之间，两个耗尽区的合并会得到一个界面，这个界面被称为肖特基势垒，其大小取决于材料的电导率[6]。吸附的氧与检测气体的反应可以改变肖特基势垒的强度[7]，从而导致电导率的变化。由于能级的大小和与金属氧化物表面反应的分子数量有关，因此可以将传感器电参数(即电阻、电流)的变化作为变量来监测气体的浓度。图1.2金属氧化物暴露在气体前后的能级示意图
湘潭大学硕士学位论文4相比，这些方法对于食品安全性和质量评估而言是理想的。图1.3是电化学适配体传感器在食品和水分析方面的应用，用来检测细菌、病毒、药物、霉菌毒素、农药、藻毒素等。图1.3电化学适体传感器用于食品和水分析1.1.4.2环境污染监控中的应用重金属离子、有机小分子和无机污染物是一些对环境有害的化合物，由于它们的高毒性、持久性和生物蓄积性，会对生态系统和公众健康产生许多负面影响。因此，开发能实时监测这些有毒污染物的快速、简单、低成本和灵敏的设备至关重要[15,16]。镉离子(Cd2+)对水生和非水生环境中的几乎所有活生物体都具有很高的潜在风险。同时作为非必需金属，镉没有生物学作用，半衰期为12至30年。镉在人体中的含量过高会对人体造成很多不利影响，如损害重要器官、骨质疏松、心血管疾并基因突变、细胞毒性和细胞转化[17-19]。自然和人为活动，例如火山喷发、工业废水、镍镉电池的焚化、污水污泥和化肥，都是向环境中吸收镉的有效来源[20]。Cd2+的高迁移率、溶解度和生物利用度使它们从受污染的酸性土壤中大量转移到食用植物中，进入生态系统的食物链[18]。Cd2+离子的这些严重危害促使我们开发出一种有效且可行的传感器，以确保公共安全[21]。Cd2+离子检测已在全球范围内发展，但是由于大部分都需要复杂的操作，高昂的实施费用和熟练的技术人员要求，大多数都局限于实验室规模。电分析技术可以克服这些障碍，研究人员可以使用电化学工具来制造用于Cd2+离子检测的简单、经济有效、具有高灵敏度的便携式传感器。双酚A(BPA)是一种生活中广泛存在的环境污染物，结构中的酚基团与内分泌激素(特别是雌二醇和己烯雌酚)中的酚基团相似，能与雌激素受体结合进而破坏内分泌。BPA在饮料容器、?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Self-assembled thermosensitive luminescent nanoparticles with peptide-Au conjugates for cellular imaging and drug delivery[J]. Xiaoyuan Zhang,Wei Liu,Haixia Wang,Xinne Zhao,Zhenfang Zhang,Gerd Ulrich Nienhaus,Li Shang,Zhiqiang Su. Chinese Chemical Letters. 2020(03)
本文编号：3138077
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