磁性纳米材料电化学传感器检测过氧化氢或亚硝酸盐的研究

发布时间：2020-04-14 16:06

【摘要】：食品、环境与人类的生存息息相关,随着物质生活水平的不断提高,食品安全、环境污染等问题已成为严重威胁人类身体健康的重要因素,越来越受到大众的重视。过氧化氢和亚硝酸盐作为食品加工过程中常见的物质,不合理、不规范的使用不仅直接危害人们的身体健康,而且还会导致细胞癌变的可能。2017年,世界卫生组织国际癌症研究机构把过氧化氢列为3类致癌物,亚硝酸盐列为2A类致癌物。因此,对食品、环境领域中过氧化氢和亚硝酸盐含量灵敏准确的检测至关重要。目前,检测过氧化氢和亚硝酸盐的方法有很多,如色谱法、分光光度法、荧光光度法、化学发光法、电化学传感器法等。其中电化学传感器因其独特的原理和性质成为科学家研究关注的热点,可为过氧化氢和亚硝酸盐提供简便、快速的检测方法。本文主要以不同磁性纳米材料构建了系列电化学传感器,并成功用于过氧化氢或亚硝酸盐的检测,通过探讨对过氧化氢和亚硝酸盐的响应条件和机理,建立灵敏准确的检测方法,为实际食品和环境领域中过氧化氢和亚硝酸盐的检测提供技术支撑。具体工作简述如下:1.复合碳纳米粒子的四氧化三铁磁性纳米材料检测过氧化氢碱性条件下合成磁性四氧化三铁,并与微波法合成的碳纳米粒子在催化剂的作用下通过共价结合制备复合材料,将复合材料修饰在玻碳电极上制备过氧化氢电化学传感器,并探讨其对过氧化氢的电催化响应。结果表明,所研制的传感器对过氧化氢具有较好的电催化还原性能,在最佳实验条件下,过氧化氢浓度与其还原电流之间呈现良好的线性关系,线性范围为1.00×10~(-6)~1.00×10~(-3)mol/L,检出限为6.60×10~(-7)mol/L。该方法灵敏度高,稳定性好,具有潜在的应用价值。2.基于四氧化三铁和普鲁士蓝复合材料的电化学传感器用于检测过氧化氢和亚硝酸盐的研究以FeCl_3·6H_2O、FeSO_4·7H_2O和K_4Fe(CN)_4为原料,合成磁性四氧化三铁和普鲁士蓝共存的磁性纳米材料,用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪对磁性材料进行表征,并用该材料制备电化学传感器。结果表明,该传感器不仅对过氧化氢具有良好的电催化还原能力,同时对亚硝酸盐也具有优良的电催化氧化性能。据此分别建立了测定过氧化氢和亚硝酸盐的检测方法,线性范围分别为5.00×10~(-8)~1.00×10~(-3)mol/L和2.00×10~(-8)~2.00×10~(-2)mol/L,检出限分别为3.40×10~(-8)mol/L和1.50×10~(-8)mol/L。该传感器具有良好的稳定性、重现性和选择性,可用于实际样品中过氧化氢和亚硝酸盐的检测。3.基于金纳米粒子的铁钴掺杂纳米材料用于研究过氧化氢和亚硝酸盐利用柠檬酸三钠将氯金酸还原成金纳米粒子,将金纳米粒子复合到铁钴掺杂材料上以提高材料的导电性能和催化性能。将该复合材料修饰到玻碳电极上制备电化学传感器。通过循环伏安法,差分脉冲伏安法测定其对过氧化氢和亚硝酸盐的电催化性能。结果表明,该传感器对过氧化氢和亚硝酸盐均呈现良好的电催化性能,并据此建立了相应的分析方法。线性范围分别为:5.00×10~(-8)~1.50×10~(-3)mol/L和2.00×10~(-8)~4.00×10~(-2)mol/L,检出限分别为2.80×10~(-8)mol/L和1.20×10~(-8)mol/L。同时进行了回收率实验,回收率分别为96.78~104.75%和97.23~103.90%。该方法灵敏准确,抗干扰能力强,可成功用于实际样品中过氧化氢和亚硝酸盐的分析检测。4.基于磁性四氧化三铁的血红蛋白电化学生物传感器测定过氧化氢的研究将Au@Fe_3O_4修饰到玻碳电极上,通过静电作用将血红蛋白吸附到制备好的Au@Fe_3O_4纳米复合材料表面制备纳米复合材料,采用SEM、EDS、XRD进行表征。同时用该复合材料制备电化学传感器,并成功用于过氧化氢的检测。结果表明,在最佳的实验条件下,测定过氧化氢的线性范围为1.00×10~(-6)~2.00×10~(-3)mol/L,检出限为5.00×10~(-7)mol/L,该传感器检出限低,线性范围宽,稳定性、重现性良好,具有一定的应用价值。
【图文】：

电化学传感器,工作原理图

1.1.3 现有的检测方法目前，检测过氧化氢和亚硝酸盐的方法有很多，其中，化学发光、荧光光度、分光光度等方法具有耗费时间长、操作复杂的局限性，而电化学传感器以其快速、操作简单、灵敏准确的优点成为关注的热点。1.2 电化学传感器1.2.1 电化学传感器简介电化学传感器是把敏感元件固定之后，以电化学电极作为转换器以检测电学信号的传感器。电化学传感器的工作原理是分子识别元件与被测物质作用产生信号，通过信号转换器将其转换为电势、电流等电学量信号进行输出。

原理图,汞离子,原理图

2+等离子的响应可忽略不计。图1-2 比色法检测汞离子的原理图Fig.1-2 Schematic representation of the colorimetric turn-on assay for mercury ion detection
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP212.2;TS201.6;O657

【参考文献】