氮化碳電化學(xué)發(fā)光傳感及其生物兼容性研究.pdf

1、石墨相聚合物氮化碳(GPPCN)是一種新興的有機(jī)半導(dǎo)體材料，近年來(lái)其電化學(xué)發(fā)光(ECL)性質(zhì)在傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用引起了人們的廣泛關(guān)注，例如檢測(cè)金屬離子。然而，對(duì)于文獻(xiàn)中報(bào)道的單信號(hào)傳感器檢測(cè)金屬離子的方法，當(dāng)干擾金屬離子的濃度是目標(biāo)金屬離子的數(shù)倍或更高時(shí)，幾乎不能區(qū)分是哪種金屬離子引起的信號(hào)改變，從而不能確定實(shí)際樣品中到底含有哪種金屬離子，更不能對(duì)其進(jìn)行定量檢測(cè)。因此，探索一種新穎的多信號(hào)檢測(cè)方法來(lái)消除這種假陽(yáng)性結(jié)果十分必要。此外，為了拓

2、展GPPCN的應(yīng)用，我們對(duì)GPPCN生物兼容性以及抗菌性進(jìn)行了研究。
　　本文基于石墨相聚合物氮化碳納米片(GPPCN Nanosheets)在不同驅(qū)動(dòng)電勢(shì)下(陰極和陽(yáng)極)的ECL性質(zhì)構(gòu)建了雙信號(hào)傳感器，用于鎳離子的檢測(cè)。該分析方法在很大程度上避免了假陽(yáng)性結(jié)果的出現(xiàn)，進(jìn)而提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)，GPPCN生物兼容性以及抗菌性的研究為其在環(huán)境、生物傳感器等方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。具體研究工作如下:
　　首先，以雙氰胺為前聚

3、體用高溫聚合的方法合成體相的石墨相聚合物氮化碳(bulkGPPCN)，然后采用超聲剝離水相bulk GPPCN方法制得懸濁液，再離心得到在水中穩(wěn)定分散的GPPCN Nanosheets。利用透射掃描電子顯微鏡、紫外-可見吸收光譜、熒光光譜和X射線衍射等表征技術(shù)，證明了GPPCN Nanosheets的成功制備。然后，通過改變驅(qū)動(dòng)電勢(shì)，研究了GPPCN Nanosheets在陰極電位和陽(yáng)極電位下的電化學(xué)發(fā)光機(jī)理，并發(fā)現(xiàn)其在陰、陽(yáng)兩極都具有

4、高穩(wěn)定和高強(qiáng)度的ECL信號(hào)。這為后續(xù)傳感器的構(gòu)建打下了良好的基礎(chǔ)。
　　其次，在不同的驅(qū)動(dòng)電勢(shì)下，不同的金屬離子對(duì)GPPCN Nanosheets的ECL信號(hào)顯示出不同的淬滅和增強(qiáng)信號(hào)，基于此本文構(gòu)建了雙信號(hào)傳感器用于金屬鎳離子的檢測(cè)，檢測(cè)線性范圍為10～120nM，檢測(cè)下限低至1.13nM。并將其成功應(yīng)用于實(shí)際市政自來(lái)水和湖水樣品的檢測(cè)中。最后，我們還研究了金屬離子的加入對(duì)GPPCN Nanosheets ECL影響的機(jī)理，提出

5、這種現(xiàn)象可能是由于金屬離子的氧化還原電位與GPPCN Nanosheets的帶隙之間存在著多樣性的能級(jí)匹配或者在陽(yáng)極電位下金屬離子催化了GPPCNNanosheets ECL的中間反應(yīng)步驟。因此，在沒有加標(biāo)記物及掩蔽試劑的條件下，僅僅通過電位調(diào)控GPPCN Nanosheets不同的ECL反應(yīng)構(gòu)建雙信號(hào)傳感器的方法將是開發(fā)具有高選擇性傳感器的一種有潛力方式，這也為后來(lái)的傳感研究開拓了一個(gè)新的思路。
　　最后，采用MTT法(四甲基偶