基于碳基纳米复合材料的电化学适配体传感器的构建及应用

发布时间：2017-09-18 12:41

  本文关键词：基于碳基纳米复合材料的电化学适配体传感器的构建及应用

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【摘要】：目前,随着食品安全事件的曝光,食品安全问题逐渐成为广大消费者关注的焦点。因此,开发一种高效、灵敏的检测方法对食品中残留的有害物质进行定量检测是尤为必要的。本文主要利用碳基纳米材料(碳纳米管、石墨烯)的优良特性,构建了三种不同类型的电化学适配体传感器,实现了对卡那霉素的快速、灵敏检测。本文对以下内容做了研究:1.基于多壁碳纳米管-室温离子液体/氨基功能化石墨烯复合材料构建电化学适配体传感器检测卡那霉素基于新型的多壁碳纳米管(MWCNTs)-1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF6)纳米复合物和氨基功能化石墨烯作为电极修饰材料,构建了一种无标记型卡那霉素适配体传感器。MWCNTs-BMIMPF6复合材料不仅增强了适配体传感器的电流响应,而且提供了一个良好的生物传感界面。氨基功能化石墨烯纳米材料表面带有大量的氨基,通过共价键作用修饰大量的适配体,使得该传感器的灵敏性得到进一步改善。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对纳米复合材料进行表征,并运用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)和差分脉冲伏安法(DPV)对适配体传感器的电化学性能进行表征。在最优实验条件下,上述构建的传感器的线性范围是5.8×10-4-58.2μg/mL,最低检测限是5.1×10-4μg/mL。该传感器对卡那霉素的检测表现出较低的检测限、良好的重现性和稳定性,并成功应用于牛奶样品中进行检测。2.基于多壁碳纳米管-室温离子液体/多孔PtTi合金复合材料构建电化学适配体传感器高灵敏检测卡那霉素利用多壁碳纳米管(MWCNTs)-1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(HMIMPF6)纳米复合材料和纳米多孔PtTi(NP-PtTi)合金作为电极修饰材料。MWCNTs-HMIMPF6复合材料不仅保留了MWCNTs和HMIMPF6原有的性能,而且还结合了两者的优点。通过腐蚀的方法得到NP-PtTi合金,由于NP-PtTi合金具有较高的比表面积和优异的导电性,卡那霉素适配体的固定量和电子转移速率都得到很大的提高。利用SEM、TEM、EDS和XRD对NP-Pt Ti合金的结构进行了表征。最优实验条件下,该传感器的线性范围是5×10-6-4×10-2μg/mL,检测限是4.6×10-6μg/mL。上述适配体传感器具有较高的稳定性、特异性和重现性。另外,该传感器被应用于实际样品进行检测,得到了满意的结果。3.基于硫堇功能化石墨烯/多孔Pt Cu合金复合材料构建电化学适配体传感器超灵敏检测卡那霉素利用硫堇功能化石墨烯(GR-TH)纳米复合材料和纳米多孔PtCu(HNP-PtCu)合金作为电极修饰材料,构建了一种新颖的电化学适配体传感器,用于超灵敏检测卡那霉素。GR-TH/HNP-PtCu复合物具有优异的导电性和更大的比表面积,不仅大大提高了电极表面电子转移的速率,而且有效地增加了固定生物分子的数量,进而提高适配体传感器的电化学性能。最优实验条件下,上述电化学适配体传感器的线性检测范围是5×10-7-5×10-2μg/mL,最低检测限是0.42 pg/mL。实验结果表明,该传感器具有线性范围宽、检测限低的优点,并且具有良好的特异性、重现性和稳定性,在食品安全和临床检测方面具有广阔的应用前景。
【关键词】：核酸适配体 卡那霉素 纳米材料 电化学传感器
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1;TP212
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 抗生素12-13
• 1.1.1 抗生素的分类及危害12
• 1.1.2 卡那霉素检测方法的研究现状12-13
• 1.2 核酸适配体的功能特点及应用13
• 1.3 电化学生物传感器13-14
• 1.3.1 电化学生物传感器的基本分类13
• 1.3.2 电化学适配体传感器的工作原理及制备方法13-14
• 1.4 纳米材料14-16
• 1.4.1 纳米材料概述14
• 1.4.2 纳米材料在电化学生物传感器中的应用14-15
• 1.4.3 碳基纳米材料15-16
• 1.5 选题的意义和论文研究内容16-18
• 1.5.1 选题的意义16
• 1.5.2 论文研究内容16-18
• 第二章 基于多壁碳纳米管-室温离子液体/氨基功能化石墨烯复合材料构建电化学适配体传感器检测卡那霉素18-30
• 2.1 实验部分19-21
• 2.1.1 试剂及仪器19
• 2.1.2 GO的制备19-20
• 2.1.3 MWCNTs-BMIMPF6复合物的制备20
• 2.1.4 适配体传感器的构建20-21
• 2.1.5 电化学检测21
• 2.2 结果与讨论21-28
• 2.2.1 GO的表征21-22
• 2.2.2 修饰电极材料的表征22-23
• 2.2.3 电化学适配体传感器的电化学表征23-24
• 2.2.4 实验条件的优化24-25
• 2.2.5 传感器的校准曲线25-26
• 2.2.6 传感器的重现性、特异性和稳定性26-27
• 2.2.7 实际样品检测27-28
• 2.3 本章小结28-30
• 第三章 基于多壁碳纳米管-室温离子液体/多孔PtTi合金复合材料构建电化学适配体传感器高灵敏检测卡那霉素30-42
• 3.1 实验部分30-32
• 3.1.1 实验试剂及仪器30-31
• 3.1.2 NP-PtTi合金的制备31
• 3.1.3 MWCNTs-HMIMPF6复合物的制备31
• 3.1.4 适配体传感器的构建31-32
• 3.1.5 电化学检测32
• 3.2 结果与讨论32-40
• 3.2.1 NP-PtTi合金的表征32-33
• 3.2.2 修饰电极材料的电化学表征33-34
• 3.2.3 适配体传感器的电化学表征34-35
• 3.2.4 修饰电极材料的表征35-36
• 3.2.5 实验条件的优化36-37
• 3.2.6 适配体传感器的校准曲线37-38
• 3.2.7 传感器的稳定性、特异性和重现性38-39
• 3.2.8 实际样品检测39-40
• 3.3 本章小结40-42
• 第四章 基于硫堇功能化石墨烯/多孔PtCu合金复合材料构建电化学适配体传感器超灵敏检测卡那霉素42-54
• 4.1 实验部分42-45
• 4.1.1 实验试剂与设备42-43
• 4.1.2 HNP-PtCu合金的制备43
• 4.1.3 GR-TH复合物的合成43
• 4.1.4 适配体传感器的构建43-44
• 4.1.5 电化学检测44-45
• 4.2 结果与讨论45-52
• 4.2.1 GR-TH复合物和HNP-Pt Cu合金的表征45-46
• 4.2.2 修饰电极材料的表征46-47
• 4.2.3 适配体传感器的电化学表征47-48
• 4.2.4 实验条件的优化48-49
• 4.2.5 适配体传感器的工作曲线49-50
• 4.2.6 适配体传感器的稳定性、特异性和重现性50-51
• 4.2.7 实际样品检测51-52
• 4.3 本章小结52-54
• 第五章 结论与展望54-56
• 参考文献56-66
• 致谢66-68
• 附录68

【参考文献】

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本文编号：875645