基于功能复合材料与分子印迹技术的电化学传感器的制备与应用
发布时间：2021-11-11 21:08
电化学传感器是一种将电化学分析技术与传感器技术相融合的检测手段。构筑具有高灵敏度、高稳定性、高重现性和高选择性的电化学传感器是众多科研工作者不断追求的目标,而电极的修饰是制备性能优异的电化学传感器的基础。然而,只用某一种材料修饰电极往往不能获得理想的实验效果,若将两种或两种以上材料进行复合,通过协同作用发挥它们的最大效能,可以构建出性能优异的电化学传感器。本文主要以碳材料、金属氧（硫）化物、金属有机框架（MOF）、金属纳米粒子以及分子印迹聚合膜等为基础,分别构筑了四种性能优异的电化学传感器,用于药物及肿瘤标志物的分析检测。论文的主要内容如下:（1）采用柠檬酸钠辅助沉淀法制备了NiO-ZnO复合材料,与羧基化多壁碳纳米管通过滴涂法分别修饰到玻碳电极（GCE）上,构建了NiO-ZnO/MWCNT-COOH/GCE电化学传感器用于同时测定伊马替尼（IMA）和伊曲康唑（ITZ）。本实验首次构建了同时检测IMA和ITZ的电化学传感器,得到IMA和ITZ的检测限分别为2.4 n M和4.1nM（S/N=3）,并成功地将传感器应用于人血清和尿液样品中检测,结果令人满意。（2）首次构建了检测速度快、灵...
【文章来源】：广东药科大学广东省
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电化学传感器的原理[3]
础⒐庋Ш偷缱硬牧系攘煊蛑杏τ霉惴篬29]。Tian等[30]首次利用剥离后的g-C3N4超薄纳米片构建了葡萄糖和过氧化氢电化学传感器，由此拉开了g-C3N4在电化学传感领域的研究序幕。Wang等[31]以双氰胺为前驱体，合成了介孔g-C3N4，并与β-环糊精混合后，修饰至玻碳电极上，成功地构建了mpg-C3N4/β-CD/GCE电化学传感器，应用于快速检测2,4,6-三硝基甲苯，得到了令人满意的结果。Rajaji等[32]成功合成了Bi2Te3@g-C3N4复合纳米片，应用于电化学检测猪肉中的莱克多巴胺（如图1-2所示），该传感器具有良好的抗干扰能力及电催化能力。图1-2Bi2Te3@g-C3N4传感器制备及检测莱克多巴胺[32]1.2.3炭黑炭黑（carbonblack，CB）又名为碳黑，是一种无定形碳，结构疏松、质地轻，表面积非常大（10-3000m2g-1），是一种极细的黑色粉末。炭黑通常是由含碳物质在氧气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解获得的，其常用制备方法包括炉法、槽法、乙炔热裂解法和等离子体法等[33]。炭黑的主要组成物是碳元素，还含有少量的氢、氧和硫等元素。其表面带有的功能性基团，例如醌基（中性）、羰基（中性）、酰羟基（酸性）、羧基（酸性）和内酯基等决定了炭黑的物理和化学性质。炭黑的分类有很多种，如乙炔黑、VulcanXC-72和ketjenblack等。这些炭黑的比表面积、表面基团、多孔性和导电性均不相同[34]。例如，三个材料中，乙炔黑的比表面积最小，ketjenblack的比表面积最大，然而阻抗较大，这限制了其在
1.2.4金属有机框架金属有机框架（Metal-OrganicFrameworks,MOFs）是一种由有机配体和无机金属离子或金属簇构成的具有多孔三维结构的配位聚合物，其示意图如1-3所示[40]。不同金属离子（Fe3+、Cu2+、Zn2+、Co2+等）与不同的有机配体（对苯二甲酸、均苯三甲酸、2-甲基咪唑等）搭配，能得到粒径、孔径、比表面积、几何结构不相同的金属有机框架。由于其独特的物化性质（如高表面积、高孔隙度、结构多样性和热化学稳定性），MOFs在许多领域中具有巨大的应用价值，例如超级电容、催化、能源储存、固相萃取和传感器等[41-45]。图1-3金属有机框架示意图[40]Shamim等[46]以氯化锆和2-氨基对苯二甲酸（或2-硝基对苯二甲酸）为原料，合成了UiO-66-NH2（或UiO-66-NO2），再把AgPd双金属纳米粒子均匀负载到UiO-66-NH2（或UiO-66-NO2）上面，制得AgPd@UiO-66-NH2（或AgPd@UiO-66-NO2），用于4-硝基苯酚（4-NP）的电化学检测。扫描电镜结果显示，UiO-66-NH2和UiO-66-NO2形貌不同，UiO-66-NH2呈八面体形状，而UiO-66-NO2呈球形。UiO-66-NH2和UiO-66-NO2在电极上的电化学行为也不同，选用AgPd@UiO-66-NH2修饰电极来检测4-NP。该传感器具有良好的电催化活性，AgPd@UiO-66-NH2可作为痕量检测环境水样中4-NP的理想电极材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Advances and prospects of rare earth metal-organic frameworks in catalytic applications[J]. Xiaochen Sun,Kun Yuan,Yawen Zhang. Journal of Rare Earths. 2020(08)
[2]新型电化学传感器在药物电分析化学中的应用[J]. 唐俊彦,王飞,李曹龙. 药学进展. 2019(06)
[3]血清甘胆酸在乙肝肝癌肝功能损伤中的评价价值[J]. 杨惠林,毛小龙. 标记免疫分析与临床. 2018(09)
[4]Fabrication of the ZnO/NiO p–n junction foam for the enhanced sensing performance[J]. Jing-Jing Liang,Ming-Gang Zhao,Long-Jiang Ding,Si-Si Fan,Shou-Gang Chen. Chinese Chemical Letters. 2017(03)
[5]化学传感器—定义和分类[J]. A.Hulanicki,S.Glab,F.Ingman,章宗穰. 化学传感器. 1994(04)
[6]化学修饰电极[J]. 董绍俊. 化学通报. 1981(12)
博士论文
[1]新型分子印迹材料制备及其在化学污染物检测中的应用研究[D]. 李腾飞.中国农业科学院 2016
[2]几种复合纳米材料的合成及其在葡萄糖生物传感器中的应用研究[D]. 钟霞.西南大学 2013
[3]抗菌类药物电化学传感器的构建及性能研究[D]. 张芬芬.上海大学 2013
[4]新型表面分子印迹和识别聚合物材料的制备及其在电化学传感器的应用研究[D]. 曾延波.华东师范大学 2013
[5]新型纳米结构材料在电化学传感器中的研究与应用[D]. 刘召娜.山东大学 2012
硕士论文
[1]基于功能化石墨烯复合材料检测肿瘤标志物的电化学免疫传感研究[D]. 贾海燕.江西科技师范大学 2019
[2]g-C3N4纳米复合材料在电化学传感器中的研究[D]. 吴琼.山东师范大学 2019
[3]过渡金属硫化物复合材料的制备及其电化学性能研究[D]. 许金玲.新疆大学 2018
[4]基于功能化纳米材料的电化学传感器的构建及其检测疾病标志物的研究[D]. 汪世桥.广东药科大学 2018
[5]基于炭黑的复合纳米材料对日用品中有毒有害物质的电化学检测[D]. 刘盼.上海师范大学 2017
[6]纳米材料表面分子印迹技术研究及其对农药的特异性识别[D]. 张丹.华东师范大学 2012
[7]新型材料修饰电极及其在电化学传感器中的应用[D]. 张尧.上海师范大学 2011
本文编号：3489524
【文章来源】：广东药科大学广东省
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电化学传感器的原理[3]
础⒐庋Ш偷缱硬牧系攘煊蛑杏τ霉惴篬29]。Tian等[30]首次利用剥离后的g-C3N4超薄纳米片构建了葡萄糖和过氧化氢电化学传感器，由此拉开了g-C3N4在电化学传感领域的研究序幕。Wang等[31]以双氰胺为前驱体，合成了介孔g-C3N4，并与β-环糊精混合后，修饰至玻碳电极上，成功地构建了mpg-C3N4/β-CD/GCE电化学传感器，应用于快速检测2,4,6-三硝基甲苯，得到了令人满意的结果。Rajaji等[32]成功合成了Bi2Te3@g-C3N4复合纳米片，应用于电化学检测猪肉中的莱克多巴胺（如图1-2所示），该传感器具有良好的抗干扰能力及电催化能力。图1-2Bi2Te3@g-C3N4传感器制备及检测莱克多巴胺[32]1.2.3炭黑炭黑（carbonblack，CB）又名为碳黑，是一种无定形碳，结构疏松、质地轻，表面积非常大（10-3000m2g-1），是一种极细的黑色粉末。炭黑通常是由含碳物质在氧气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解获得的，其常用制备方法包括炉法、槽法、乙炔热裂解法和等离子体法等[33]。炭黑的主要组成物是碳元素，还含有少量的氢、氧和硫等元素。其表面带有的功能性基团，例如醌基（中性）、羰基（中性）、酰羟基（酸性）、羧基（酸性）和内酯基等决定了炭黑的物理和化学性质。炭黑的分类有很多种，如乙炔黑、VulcanXC-72和ketjenblack等。这些炭黑的比表面积、表面基团、多孔性和导电性均不相同[34]。例如，三个材料中，乙炔黑的比表面积最小，ketjenblack的比表面积最大，然而阻抗较大，这限制了其在
1.2.4金属有机框架金属有机框架（Metal-OrganicFrameworks,MOFs）是一种由有机配体和无机金属离子或金属簇构成的具有多孔三维结构的配位聚合物，其示意图如1-3所示[40]。不同金属离子（Fe3+、Cu2+、Zn2+、Co2+等）与不同的有机配体（对苯二甲酸、均苯三甲酸、2-甲基咪唑等）搭配，能得到粒径、孔径、比表面积、几何结构不相同的金属有机框架。由于其独特的物化性质（如高表面积、高孔隙度、结构多样性和热化学稳定性），MOFs在许多领域中具有巨大的应用价值，例如超级电容、催化、能源储存、固相萃取和传感器等[41-45]。图1-3金属有机框架示意图[40]Shamim等[46]以氯化锆和2-氨基对苯二甲酸（或2-硝基对苯二甲酸）为原料，合成了UiO-66-NH2（或UiO-66-NO2），再把AgPd双金属纳米粒子均匀负载到UiO-66-NH2（或UiO-66-NO2）上面，制得AgPd@UiO-66-NH2（或AgPd@UiO-66-NO2），用于4-硝基苯酚（4-NP）的电化学检测。扫描电镜结果显示，UiO-66-NH2和UiO-66-NO2形貌不同，UiO-66-NH2呈八面体形状，而UiO-66-NO2呈球形。UiO-66-NH2和UiO-66-NO2在电极上的电化学行为也不同，选用AgPd@UiO-66-NH2修饰电极来检测4-NP。该传感器具有良好的电催化活性，AgPd@UiO-66-NH2可作为痕量检测环境水样中4-NP的理想电极材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Advances and prospects of rare earth metal-organic frameworks in catalytic applications[J]. Xiaochen Sun,Kun Yuan,Yawen Zhang. Journal of Rare Earths. 2020(08)
[2]新型电化学传感器在药物电分析化学中的应用[J]. 唐俊彦,王飞,李曹龙. 药学进展. 2019(06)
[3]血清甘胆酸在乙肝肝癌肝功能损伤中的评价价值[J]. 杨惠林,毛小龙. 标记免疫分析与临床. 2018(09)
[4]Fabrication of the ZnO/NiO p–n junction foam for the enhanced sensing performance[J]. Jing-Jing Liang,Ming-Gang Zhao,Long-Jiang Ding,Si-Si Fan,Shou-Gang Chen. Chinese Chemical Letters. 2017(03)
[5]化学传感器—定义和分类[J]. A.Hulanicki,S.Glab,F.Ingman,章宗穰. 化学传感器. 1994(04)
[6]化学修饰电极[J]. 董绍俊. 化学通报. 1981(12)
博士论文
[1]新型分子印迹材料制备及其在化学污染物检测中的应用研究[D]. 李腾飞.中国农业科学院 2016
[2]几种复合纳米材料的合成及其在葡萄糖生物传感器中的应用研究[D]. 钟霞.西南大学 2013
[3]抗菌类药物电化学传感器的构建及性能研究[D]. 张芬芬.上海大学 2013
[4]新型表面分子印迹和识别聚合物材料的制备及其在电化学传感器的应用研究[D]. 曾延波.华东师范大学 2013
[5]新型纳米结构材料在电化学传感器中的研究与应用[D]. 刘召娜.山东大学 2012
硕士论文
[1]基于功能化石墨烯复合材料检测肿瘤标志物的电化学免疫传感研究[D]. 贾海燕.江西科技师范大学 2019
[2]g-C3N4纳米复合材料在电化学传感器中的研究[D]. 吴琼.山东师范大学 2019
[3]过渡金属硫化物复合材料的制备及其电化学性能研究[D]. 许金玲.新疆大学 2018
[4]基于功能化纳米材料的电化学传感器的构建及其检测疾病标志物的研究[D]. 汪世桥.广东药科大学 2018
[5]基于炭黑的复合纳米材料对日用品中有毒有害物质的电化学检测[D]. 刘盼.上海师范大学 2017
[6]纳米材料表面分子印迹技术研究及其对农药的特异性识别[D]. 张丹.华东师范大学 2012
[7]新型材料修饰电极及其在电化学传感器中的应用[D]. 张尧.上海师范大学 2011
本文编号：3489524
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