基于納米材料構(gòu)建酚類物質(zhì)和多巴胺傳感器的研究.pdf

1、電化學(xué)生物傳感器是融合了化學(xué)、生物、物理等眾多學(xué)科的新興技術(shù)，它將納米材料與電化學(xué)分析檢測技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，具有靈敏度高，選擇性好、操作簡單以及分析速度快等優(yōu)點(diǎn)。電致化學(xué)發(fā)光(ECL)是化學(xué)發(fā)光與電化學(xué)相結(jié)合的一種研究方法，兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)。例如選擇性好、檢測快速、操作簡單、重現(xiàn)性好等。電化學(xué)生物傳感器和ECL檢測技術(shù)已經(jīng)成為分析化學(xué)中的熱門話題，在環(huán)境檢測分析、臨床診斷、食品工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本論文主要結(jié)合電化學(xué)和ECL檢

2、測技術(shù)構(gòu)建了幾種酚傳感器和ECL多巴胺傳感器。并且采用了各種電化學(xué)表征技術(shù)，例如透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電化學(xué)交流阻抗、紫外可見(UV-vis)吸收光譜等。
　　具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)基于金鉑功能化的有機(jī)硅/殼聚糖納米復(fù)合材料構(gòu)建的鄰苯二酚和對苯二酚傳感器
　　在檢測酚類物質(zhì)的傳感器中，基于多酚氧化酶的電化學(xué)生物傳感器發(fā)揮了主導(dǎo)作用。然而，這些酶生物傳感器又具有一些不可避免的缺點(diǎn)，如

3、成本高、酶的化學(xué)和熱不穩(wěn)定性以及繁瑣的制作過程，無酶傳感器則可以克服這些缺點(diǎn)。本文構(gòu)建了一種基于金鉑功能化的有機(jī)硅/殼聚糖(Pt-Au-OSi@CS)納米復(fù)合材料的無酶電化學(xué)傳感器用以檢測鄰苯二酚(CC)和對苯二酚(HQ)。首先，帶正電荷的核-殼結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅/殼聚糖(OSi@CS)作為模板吸附帶負(fù)電荷的1-3 nm的小納米金，然后氯鉑酸以小納米金為核在OSi@CS上被還原，從而制得了Pt-Au-OSi@CS。Pt-Au-OSi@CS納米

4、復(fù)合材料對CC和HQ有良好的電催化還原作用。該傳感器對CC和HQ的響應(yīng)具有較寬的線性范圍和低的檢測下限。其線性范圍分別為0.06～90.98μmol·L-1和0.03～172.98μmol·L-1。檢測下限分別為0.02和0.01μmol·L1(S/N=3)。
　　(2)基于過硫酸根溶液電致化學(xué)發(fā)光信號猝滅構(gòu)建的酚傳感器
　　到目前為止，基于電致化學(xué)發(fā)光方法檢測酚類化合物的研究報(bào)道很少。本文基于酚類物質(zhì)可以猝滅過硫酸根溶液電

5、致化學(xué)發(fā)光(ECL)信號而構(gòu)建了一種ECL傳感器，用以檢測酚類物質(zhì)。首先，在裸的玻碳電極(GCE)表面電沉積納米金(AuNPs)，通過納米金與L-半胱氨酸(L-cys)的官能團(tuán)-SH和-NH2之間的共價(jià)鍵合作用吸附L-cys，然后再層層組裝金溶膠納米顆粒(nano-Au)和L-cys以制得L-cys/nano-Au/L-cys/AuNPs/GCE電極。研究了該修飾電極在過硫酸根溶液中的ECL性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)酚類物質(zhì)可以猝滅過硫酸根的ECL

6、信號?；谶@樣的原理，構(gòu)建了一種檢測酚類物質(zhì)的ECL傳感器。由于兩種金納米顆粒（AuNPs和nano-Au）和L-半胱氨酸都可以促進(jìn)電子的傳遞和放大過硫酸根溶液的ECL信號，它們的結(jié)合提供了一種快速、簡單和靈敏的檢測一系列酚類物質(zhì)的方法。通過這種方法構(gòu)建的傳感器在制藥工業(yè)和環(huán)境檢測領(lǐng)域中具有潛在的應(yīng)用優(yōu)勢。
　　(3)基于還原的氧化石墨烯/多壁碳納米管/金納米團(tuán)簇構(gòu)建的電致化學(xué)發(fā)光酚傳感器
　　在已報(bào)道的電致化學(xué)發(fā)光酚傳感器

7、構(gòu)建中，通常是基于酚類物質(zhì)對聯(lián)吡啶釕(Ru(bpy)32+)和量子點(diǎn)(QDs) ECL信號的猝滅效應(yīng)而構(gòu)建的。但是，基于ECL信號猝滅構(gòu)建的傳感器的靈敏度往往不夠理想，且Ru(bpy)32+是一種價(jià)格昂貴的試劑，同時量子點(diǎn)的ECL信號不夠穩(wěn)定且本身有毒性。基于此，通過原位還原方法制備了金納米團(tuán)簇(AuNCs)與還原的氧化石墨烯/多壁碳納米管(GP/MWCNTs)的復(fù)合物(GP/MWCNTs/AuNCs)，構(gòu)建了一種檢測酚類物質(zhì)的ECL傳

8、感器，并用透射電子顯微鏡(TEM)和紫外可見(UV-vis)吸收光譜法表征了該復(fù)合物。在含過硫酸根的溶液中，酚類物質(zhì)在GP/MWCNTs/AuNCs修飾的玻碳電極上可以增強(qiáng)電致化學(xué)發(fā)光(ECL)信號。制得的ECL傳感器具有較高的發(fā)光強(qiáng)度和較好的穩(wěn)定性，在電化學(xué)分析和環(huán)境檢測中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　(4)基于還原的氧化石墨烯/多壁碳納米管/金納米粒子構(gòu)建的ECL多巴胺傳感
　　已報(bào)道有少量的基于ECL增強(qiáng)的多巴胺傳感器，但

9、靈敏度不夠高。為此，本文利用聚乙烯亞胺(PEI)作為還原劑同時還原氧化石墨烯及氯金酸以制得還原的氧化石墨烯/多壁碳納米管/金納米粒子復(fù)合物(rGO/MWCNTs/AuNPs)。該合成方法溫和、有效。在過硫酸根溶液中，多巴胺能增強(qiáng)rGO/MWCNTs/AuNPs修飾電極的電致化學(xué)發(fā)光(ECL)信號?；诖嗽順?gòu)建了一種檢測多巴胺的ECL傳感器。本實(shí)驗(yàn)通過測定加入多巴胺前后ECL信號的差值以實(shí)現(xiàn)定量分析，在最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)條件下，ECL信號的差值