基于納米材料的電化學(xué)傳感器及其在生物和環(huán)境分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、基于納米材料的分子印跡和免疫傳感技術(shù)具有特異性好、靈敏度高、快速檢測、操作簡便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，備受傳感領(lǐng)域中研究者們的親睞。本文基于鈀納米粒子、羧基化碳納米管和氧化石墨烯納米材料，結(jié)合分子印跡和免疫傳感技術(shù)構(gòu)建了具有快速、高選擇性和高靈敏的電化學(xué)傳感器，并將其成功地應(yīng)用于去甲腎上腺素、17-雌二醇、微囊藻毒素-LR的檢測。其內(nèi)容主要包括以下三方面:
　　(1)采用一鍋還原法，以檸檬酸為還原劑，聚乙烯基吡咯烷酮為穩(wěn)定劑，高溫下緩慢還

2、原K2[PdCl4]為鈀納米粒子;采用溶膠-凝膠法，以鈀納米粒子(PdNPs)為載體，去甲腎上腺素(NE)為模板分子，苯基三甲氧基硅烷為功能單體，正硅酸乙酯為交聯(lián)劑，合成了PdNPs表面分子印跡聚合物材料(MIP-coated PdNPs)。將MIP-coated PdNPs修飾于玻碳電極表面構(gòu)建電化學(xué)傳感器。我們采用掃描電鏡、透射電鏡、紅外光譜等手段對MIP-coated PdNPs進(jìn)行了表征。論文中通過循環(huán)伏安法、計(jì)時(shí)庫侖法和差分脈

3、沖伏安法(DPV)等手段，考察了MIP-coated PdNPs修飾電極的電化學(xué)行為。結(jié)果說明，MIP-coated PdNPs對NE具有較好的吸附性能，印跡材料的DPV電流響應(yīng)大于非印跡材料的電流響應(yīng);相對于其它結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)如多巴胺、腎上腺素和乙酰氨基酚，MIP-coated PdNPs傳感器對NE均有較好的選擇性;此外，分子印跡傳感器對NE還具有較高的靈敏度，其DPV電流響應(yīng)與NE的濃度在0.5～80.0μM范圍內(nèi)具有較好的線性關(guān)

4、系，最低檢測限為0.1μM(S/N=3)。該表面印跡材料的合成過程簡便，同時(shí)，本章將表面分子印跡和電化學(xué)傳感技術(shù)較好地結(jié)合，成功地用于NE的特異性檢測。
　　(2)以羧基化碳納米管為載體，17β-雌二醇(E2)為模板分子，采用1-(1'-羥基丁烷)-3-乙烯基咪唑六氟磷酸為單體，（3，3'-(1'，4'-丁烷)-雙-1-乙烯基咪唑六氟磷酸/乙二醇二甲基丙烯酸酯（物質(zhì)的量比為1∶1）為雙交聯(lián)劑，偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，合成了基于碳納米

5、管的表面分子印跡聚離子液體(MWCNTs-MIPIL)。我們采用了掃描電鏡、紅外光譜和熱重分析等手段對碳納米管的表面分子印跡聚合物進(jìn)行了表征。本章應(yīng)用差分脈沖伏安法(DPV)、交流阻抗譜和循環(huán)伏安法，考察了MWCNTs-MIPIL的電化學(xué)行為。結(jié)果證明，與酚類雌激素分子如雌三醇、壬基酚和雌一醇相比，該傳感器對E2具有較好的選擇性和吸附性;其對E2的DPV響應(yīng)電流在0.005～50μM濃度范圍內(nèi)呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系，最低檢測限為0.0015

6、μM(S/N=3）。
　　(3)制備了氧化石墨烯-多壁碳納米管(GO-MWCNTs)復(fù)合材料，并將其修飾于玻碳電極表面，然后固定微囊藻毒素單克隆抗體(MC-LR-mAb)，與微囊藻毒素-LR(MC-LR)抗原發(fā)生抗體-抗原免疫反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對MC-LR的檢測。本論文通過紅外光譜儀、掃描電鏡等手段，對GO-MWCNTs材料進(jìn)行了表征。論文中采用交流阻抗法(EIS)和循環(huán)伏安法考察免疫電極的電化學(xué)行為，在最優(yōu)化條件下，其EIS響應(yīng)與M