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铜碳复合纳米纤维的制备及其在对苯二酚生物传感器中的研究

发布时间:2018-03-20 08:22

  本文选题:静电纺丝 切入点:对苯二酚 出处:《江南大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:污水中所含对苯二酚因其危害极大而引起广泛关注,对污水中对苯二酚的监测具有重大意义。生物传感器因其灵敏度高、简便易携便于在线监测、响应快等优势被应用于对苯二酚的监测中。寻找新型先进的材料是生物传感器发展的一个重点研究领域。近年来,由不同化学组分组成的纳米结构材料颇受重视,它们的制备、属性和应用都引起了大家很大的兴趣。本文以铜碳复合纳米材料为载体制备了三种新型复合纳米材料,并将其应用于漆酶生物传感器以检测污水中的对苯二酚。具体研究内容如下:(1)通过静电纺丝、碳化和溶剂热的方法得到了负载TiO_2的铜碳复合纳米纤维,并在此基础上与漆酶、Nafion(一种全氟磺酸阳离子交换剂)、一起制备了一个新的生物传感器。TiO_2的引入显著提高了对苯二酚生物传感器的电催化性能。此外,该生物传感器的循环伏安图显示出了一对良好的氧化还原峰,表明该电化学行为是一个表面控制过程。通过计时电流法测试,得知该生物传感器具有高选择性、良好的重复性和稳定性,其线性范围为1 89.9μM,检测限为3.65μM(S/N=3),灵敏度为24.6μA/mM。(2)通过静电纺丝、碳化和溶剂热的方法在CuCNFs复合纳米纤维上修饰掺杂了Ag的TiO_2纳米粒子(Ag-TiO_2),制备得到一种新型纳米材料。采用了扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和交流阻抗(EIS)对其组分进行了表征。通过循环伏安法(CV)和计时安培法对该复合材料与漆酶、Nafion混合制得的对苯二酚生物传感器的电化学行为进行了表征,结果显示该生物传感器具有较宽的线性范围(1.20 176.50μM)、较好的选择性、重复性、重现性和储存稳定性。(3)采用简单高效的方法制备得到PANI/CuCNFs并将其应用于检测对苯二酚的漆酶生物传感器。采用SEM、TEM、XRD和FTIR对制备的复合纳米材料的表面形貌和组成成分进行了表征分析,使用EIS和CV对构筑的生物传感器进行了电化学研究分析。结果显示该生物传感器具有高选择性、重现性、重复性、灵敏度(41.65μA/mM)和低检测限(2.37μM),其线性范围为500nM到110μM。
[Abstract]:Hydroquinone contained in sewage has attracted wide attention because of its great harm, which is of great significance to the monitoring of hydroquinone in sewage. Biosensor is simple, easy to carry and easy to monitor online because of its high sensitivity. The advantages of fast response have been applied to the monitoring of hydroquinone. Finding new and advanced materials is an important research field in the development of biosensors. In recent years, nanostructured materials composed of different chemical components have received considerable attention. Properties and applications have attracted great interest. In this paper, three novel composite nanomaterials were prepared on the basis of copper-carbon composite nanomaterials. It was applied to laccase biosensor to detect hydroquinone in wastewater. The specific research contents are as follows: (1) Copper-carbon composite nanofibers loaded with TiO_2 were obtained by electrospinning, carbonization and solvothermal methods. On this basis, a new biosensor, TiO-2, was prepared together with laccase, Nafion (a perfluorosulfonic acid cation exchanger), and the electrocatalytic performance of hydroquinone biosensor was significantly improved by the introduction of the biosensor. The cyclic voltammetry of the biosensor shows a good redox peak, which indicates that the electrochemical behavior is a surface control process. The linear range is 1 渭 m ~ 89.9 渭 M, the detection limit is 3.65 渭 m ~ (-1) S / N ~ (-1) N ~ (3 +) and the sensitivity is 24.6 渭 A / m ~ (2) M 路m ~ (2). A new type of nano-material was prepared by means of carbonization and solvothermal modification of Ag doped TiO_2 nano-particles (Ag-TiO2N) on CuCNFs composite nanofibers. Scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (TEM) and Fourier transform (FTIR) were used to prepare a new type of nano-material, which was characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform (FT). The composition was characterized by FTIR and EIS. The electrochemical behavior of the hydroquinone biosensor was characterized by cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometric method. The results show that the biosensor has a wide linear range of 1.20 ~ 176.50 渭 m ~ (-1), good selectivity and repeatability. PANI/CuCNFs was prepared by simple and efficient method and applied to the laccase biosensor for the detection of hydroquinone. The surface morphology and composition of the prepared composite nanomaterials were investigated by SEMMOTEM and FTIR. The characterization analysis was carried out. Electrochemical analysis of the biosensor was carried out by using EIS and CV. The results showed that the biosensor had high selectivity, reproducibility, reproducibility, sensitivity of 41.65 渭 A / mMM) and low detection limit of 2.37 渭 M0.The linear range of the biosensor was from 500nM to 110 渭 M.
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212.3;TQ342.8;TB383.1

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本文编号:1638261

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