金属有机骨架材料修饰电极对水产品中有机物质的检测

发布时间：2020-06-10 08:21

【摘要】：金属有机骨架材料(MOFs)是一种多孔的化学材料,它具有制备方法简单、孔隙度和结晶性高、比表面积大、内部排列规则等优点。MOFs及其复合物在电化学传感器方面的应用已经成为电化学传感器研究的一个热点。本研究中,合成了钴(II)-对苯二甲酸金属有机骨架材料(Co(BDC))、铝(III)-均苯三酸金属有机骨架材料(Al(BTC))和锌(II)-对苯二甲酸金属有机骨架材料(Zn(BDC))。并采用SEM、FT-IR、BET、TG对所制备的材料进行了表征。利用聚丙烯酸钠(PAAS)的成膜性,将其固定在电极表面,构建了用于检测环丙沙星(CIP)、孔雀石绿(MG)以及三甲胺(TMA)的快速、灵敏的电化学传感器。主要内容如下:1、以六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)和对苯二甲酸(H_2BDC)为原料,使用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂,通过水热法合成了Co(BDC)。利用PAAS的成膜性,将其修饰电极制备Co(BDC)-PAAS/GCE。采用循环伏安法(CV)对该修饰电极进行电化学表征,结果显示在碱性条件下,Co(BDC)-PAAS/GCE对CIP具有较好的电催化作用。采用差分脉冲法(DPV)考察了Co(BDC)-PAAS/GCE对CIP的响应性能。结果显示,该电极的峰电流的增加量(ΔI)与CIP浓度在3.02×10~-99 mol/L~1.51×10~-88 mol/L范围内呈线性关系,线性方程为I(μA)=103.44X+5.699(mol/L,R~2=0.9940)。在1.51×10~-88 mol/L~1.51×10~-77 mol/L范围内呈线性关系,线性方程为I(μA)=11.098X+7.089(mol/L,R~2=0.9937)。检出限为:1.03×10~(-9) mol/L。并可成功应用于实际水产品中CIP的检测。2、以九水合硝酸铝(Al(NO_3)_3·9H_2O)和1,3,5-苯三甲酸(H_3BTC)为原料,DMF为溶剂,采用水热法合成了Al(BTC)。将其与PAAS混合滴涂于电极表面,制得Al(BTC)-PAAS/GCE。采用CV考察了其电化学行为,结果表明,在碱性条件下,Al(BTC)-PAAS/GCE对MG具有较好的电催化作用。采用DPV考察了Al(BTC)-PAAS/GCE对MG的响应性能。结果表明,该修饰电极的ΔI与MG浓度在2.74×10~(-9)mol/L~1.37×10~-88 mol/L范围内呈正比线性关系,线性方程为I(μA)=99.699X+6.9822(mol/L,R~2=0.9976);在1.37×10~-88 mol/L~6.85×10~-88 mol/L范围内呈正比线性关系,线性方程为I(μA)=19.007X+8.022(mol/L,R~2=0.9915)。检出限为:0.91×10~(-9) mol/L。并成功应用于实际水产品中MG的检测。3、以六水合硝酸锌(Zn(NO_3)_2·6H_2O)和H_2BDC为原料,DMF为溶剂,采用水热法合成了Zn(BDC)。将其均匀分散于PAAS中,利用PAAS的成膜性固定于电极表面,以制备Zn(BDC)-PAAS/GCE。通过CV法对其电化学行为进行了表征,结果表明,其对TMA具有较好的电催化作用。通过DPV法考察了Zn(BDC)-PAAS/GCE对TMA的响应性能。结果表明,Zn(BDC)-PAAS/GCE的ΔI与TMA浓度在1.05×10~-88 mol/L~5.23×10~-88 mol/L范围内呈线性关系,线性方程为I(μA)=49.713X+5.163(mol/L,R~2=0.9960);在5.23×10~-88 mol/L~5.23×10~-77 mol/L范围内呈线性关系,线性方程为I(μA)=11X+7.0075(mol/L,R~2=0.9992)。检出限为:3.28×10~(-9) mol/L。并成功应用于实际水产品TMA的检测。
【图文】：

电化学传感器,工作原理图

图 1-1 电化学传感器的工作原理图Fig.1-1 The working schematic diagram of electrochemical sensor1.2.2 电化学传感器的分类根据电化学传感器的检测信号的类型不同，可分为四类：电流型、电位型、电导型以及电容型传感器。其中，基于电流检测的电化学传感器，，主要由于工作电极表面发生的还原或氧化反应，产生的电信号通过电流的形式被检测出来，这种电流型传感器在使用中最为常见[62-63]。1.2.3 电化学传感器的应用电化学传感器由于其操作简便、易微型化等优点被广泛应用于多个领域。主要有食品安全、环境监测以及生物医学等领域。

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图 1-2 所示。MOFs 表现出高孔隙度和结晶性，大的比表面积，特定的电子结构，内部排列的规则性等[74]。在过去的 20 年中，MOFs 作为一种新型多孔材料，引起了广大学者的研究兴趣，并已成功应用于储能、气体吸附和分离、催化、药物输送、电化学传感器等多个领域[75]。
【学位授予单位】：渤海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS254.7;O657.1

【参考文献】