基于碳材料和金属纳米粒子构建的手性电化学传感器研究

发布时间：2017-09-17 06:16

  本文关键词：基于碳材料和金属纳米粒子构建的手性电化学传感器研究

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【摘要】：自然界中普遍存在着手性这一现象,它是生命过程的本质属性,如糖类、氨基酸、蛋白质以及DNA等都是手性分子。手性化合物与生命过程具有紧密的联系,不同的手性异构体在生物体内的生理活动、药理作用、代谢过程等有着明显的差异,而手性对映异构体有着相似的理化性质,将其区分开来很难,因此,发展简单、快速、灵敏的手性识别方法至关重要。具有操作简单、成本低廉、灵敏度高等优点的电化学传感方法逐步发展成一类新的测试手段,并用于手性识别研究领域。电化学传感器的性能和效率极大程度上受到电极表面修饰材料的影响,因此寻求合适的电极修饰材料、提高传感器的性能成为电化学传感器研究领域中的重要部分。碳纳米材料的比表面积大、电导性好、电催化活性优异等特点使其广泛应用于电化学领域;同样,具有比表面积大、表面易修饰和稳定性良好的金属纳米粒子也常常作为理想的载体用于电化学领域。本研究通过结合碳纳米材料和金属纳米粒子的优点而构建了电化学传感器,并用于对色氨酸、抗坏血酸的手性识别及检测。主要工作如下:1.探讨了β-环糊精-铂/石墨烯纳米复合物对L-色氨酸(L-Trp)和D-色氨酸(D-Trp)的手性识别。合成了β-环糊精-铂/石墨烯纳米复合材料,运用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和电化学交流阻抗(EIS)等技术对该材料的形貌、组成以及电化学性质进行了表征。利用差分脉冲伏安法(DPV)研究了该纳米复合物修饰的玻碳电极对色氨酸(Trp)对映体的选择性作用。结果显示:与修饰电极作用后,L-Trp的氧化峰电流值更大,说明所制备的纳米复合材料与L-Trp的作用更强,Trp对映异构体能够被手性区分。2.研究了巯基-β-环糊精-金/空心碳微球纳米复合物对抗坏血酸(AA)和异抗坏血酸(IAA)的手性识别。制备了巯基-β-环糊精-金/空心碳微球纳米复合材料,并用SEM、X射线能谱仪(EDX)、FT-IR、循环伏安法(CV)和EIS技术对该材料进行了表征。AA和IAA在该纳米复合材料修饰的玻碳电极表面的电化学响应信号通过DPV技术来获得,结果显示:AA在修饰电极表面的氧化峰电流值明显大于IAA的,即该手性表面跟AA的作用比IAA强,实现了对AA和IAA的手性区分。3.构建了抗坏血酸氧化酶/金/石墨烯修饰的玻碳电极,采用SEM、CV等方法观察了修饰界面的形貌,研究了其电化学性质,并以此作为手性选择界面,探讨了该界面与抗坏血酸(AA)和异抗坏血酸(IAA)的选择性作用。发现AA和IAA分别与修饰电极作用后,IAA在修饰电极表面的氧化峰电流值更大,说明该修饰电极能够手性区分AA和IAA。此外,还对实验条件进行了优化,并对可能的机理进行了探讨。
【关键词】：手性识别 碳纳米复合材料 金属纳米粒子 电化学传感器
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1;TP212
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 手性及手性识别概述8-10
• 1.2 手性识别研究进展及现状10-15
• 1.3 碳纳米材料在电化学传感器中的应用15-16
• 1.4 金属纳米材料在电化学传感器中的应用16
• 1.5 本论文研究思路16-18
• 第2章 基于 Β-环糊精-铂/石墨烯纳米复合物手性识别色氨酸对映体研究18-26
• 2.1 引言18-19
• 2.2 实验19-21
• 2.3 结果分析与讨论21-25
• 2.4 结论25-26
• 第3章 基于巯基-Β-环糊精-金/空心碳微球纳米复合物手性识别抗坏血酸/异抗坏血酸研究26-36
• 3.1 引言26-27
• 3.2 实验27-29
• 3.3 结果分析与讨论29-34
• 3.4 结论34-36
• 第4章 基于抗坏血酸氧化酶/金/石墨烯纳米复合物手性识别抗坏血酸/异抗坏血酸研究36-44
• 4.1 引言36-37
• 4.2 实验37-38
• 4.3 结果分析与讨论38-43
• 4.4 结论43-44
• 参考文献44-60
• 硕士期间科研成果60-62
• 致谢62

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本文编号：867732