基于金屬-有機骨架材料的電化學(xué)傳感器.pdf

1、金屬有機骨架材料（MOFs）作為一種多孔材料，具有制備簡單、比表面積大、孔隙度高、結(jié)構(gòu)多樣化及孔道表面可修飾等特點。本論文制備了鎳（II）-2，5吡啶二羧酸金屬有機骨架材料（Ni(pdc)）、鎳（II）對苯二甲酸/單壁碳納米管復(fù)合材料（Ni(bdc)-SWCNT）、錳（II）對苯二甲酸/單壁碳納米管復(fù)合材料（Mn(bdc)-SWCNT）。采用掃描電子顯微鏡（SEM）、傅立葉-紅外光譜儀（FT-IR）、X-射線衍射儀（XRD）等技術(shù)對這些

2、材料的形貌、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)進(jìn)行了表征。將這些材料修飾到電極表面，分別用于葡萄糖（glucose）和Pb2+的檢測，構(gòu)建了多種靈敏、高效的電化學(xué)傳感器。主要的研究內(nèi)容有：
　　（1）以氯化鎳和2，5-吡啶二羧酸為原料，采用一鍋水熱法制備了球狀的Ni(pdc)。利用殼聚糖（CS）良好的成膜性，將 Ni(pdc)固載到玻碳電極（GCE）表面，得到Ni(pdc)-CS/GCE。通過循環(huán)伏安法（CV）考察了修飾電極的電化學(xué)行為，結(jié)果顯示Ni(p

3、dc)在0.1 mol/L NaOH溶液中呈現(xiàn)一對良好的氧化還原峰。采用電流-時間法考察了該修飾電極對葡萄糖的電催化性能。實驗表明，Ni(pdc)-CS/GCE對葡萄糖具有良好的催化活性，催化常數(shù)為1.1×104M-1s-1。在最優(yōu)條件下，催化電流與葡萄糖濃度在20.0μmol/L~5.9 mmol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，檢出限達(dá)5.8μmol/L（S/N=3）。多巴胺、抗壞血酸、尿酸等常見干擾物對檢測不存在顯著影響。傳感器應(yīng)用于血

4、清中葡萄糖實際樣品檢測，結(jié)果令人滿意。
　?。?）以氯化鎳和對苯二甲酸為原料，通過一鍋水熱法合成了花球狀Ni(bdc)，并將其與CS分散的單壁碳納米管（SWCNT）物理摻雜，制備了Ni(bdc)-SWCNT-CS復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有良好的分散性和穩(wěn)定性。將復(fù)合材料修飾于電極表面，得到Ni(bdc)-SWCNT-CS/GCE。利用Ni（II）對葡萄糖的電催化能力，采用循環(huán)伏安法（CV）和電流-時間法考察了復(fù)合材料對葡萄糖電催化性

5、能，構(gòu)建了一種新型的無酶葡萄糖傳感器。電化學(xué)測試結(jié)果表明，該修飾電極在堿性條件下對葡萄糖具有良好的催化活性，電子傳遞催化速率常數(shù)（kcat）為1.60×103 M-1 s-1。在最佳實驗條件下，該傳感器對葡萄糖的線性響應(yīng)范圍為20.0μmol/L~5.0 mmol/L，檢出限達(dá)4.4μmol/L（S/N=3），且該傳感器表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，實際樣品回收率在96.0％和101.5%之間。
　?。?）以氯化錳、對苯二甲酸和單壁

6、碳納米管為原料，采用一步法合成Mn(bdc)-SWCNT復(fù)合材料，并用于構(gòu)建重金屬離子 Pb2+傳感器。利用 CS良好的成膜性，將Mn(bdc)-SWCNT固載到玻碳電極表面，得到Mn(bdc)-SWCNT-CS/GCE。采用差分脈沖溶出伏安法（DPSV）實現(xiàn)了重金屬離子Pb2+的測定。優(yōu)化了電解質(zhì)、pH、富集電位和富集時間。在最優(yōu)的條件下，溶出峰電流與Pb2+濃度在0.1μmol/L~14.0μmol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，其線性