發(fā)布時(shí)間：2019-10-28 22:12

【摘要】：二十一世紀(jì)是信息時(shí)代,人們的社會(huì)活動(dòng)主要依靠對(duì)信息資源的開發(fā)及獲取、傳輸與處理。傳感器作為感知、獲取及檢測(cè)信息的窗口,因此在科學(xué)研究中的地位非常重要。電化學(xué)法因具有儀器簡(jiǎn)單、分析速度快、靈敏度高及穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)而迅速成為研究熱點(diǎn),并且在化工、醫(yī)藥、生物和環(huán)保領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。尺寸在1-100 nm的物體或具有納米結(jié)構(gòu)的材料統(tǒng)稱為納米材料。納米材料具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能,在電化學(xué)、膠體化學(xué)、固體化學(xué)、配位化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)等方面的廣泛應(yīng)用,為化學(xué)研究帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在各種納米材料中,碳納米材料具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu),使其具有優(yōu)良的力學(xué)性能、電磁性能、光學(xué)性能、熱學(xué)性能等。炭黑是一種三維的碳材料,與其它碳材料相比,催化性能好,導(dǎo)電性能更加優(yōu)良,成本更加低廉。因此,在電化學(xué)研究領(lǐng)域有更廣闊的應(yīng)用前景。在納米材料中,金屬納米粒子因具有高電子密度、導(dǎo)電特性和催化作用,能與多種生物大分子結(jié)合,且不影響其生物活性,而引起研究者們的興趣。金屬納米粒子比表面積大、自由能高,其修飾電極時(shí),可使電極靈敏度顯著增加。將金屬納米粒子引入修飾電極可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物質(zhì)的催化以及快速檢測(cè)。樹狀分子內(nèi)部的空腔結(jié)構(gòu)使其具有獨(dú)特的性質(zhì),表面具有大量的氨基官能團(tuán)。以樹狀分子為模板制備的納米材料,不僅穩(wěn)定,而且能夠保持納米粒子的優(yōu)良性能。殼聚糖,作為一種天然高分子,具有良好的生物降解性、生物相容性等多種優(yōu)異物理化學(xué)和生物性質(zhì),在眾多領(lǐng)域中得到廣泛地應(yīng)用。本論文的工作致力于炭黑納米粒子及其復(fù)合材料的制備用于電化學(xué)應(yīng)用研究。主要內(nèi)容分以下三個(gè)部分:一、Au NPs/CB NPs修飾玻碳電極對(duì)PPD(對(duì)苯二胺)的電化學(xué)測(cè)定本工作利用Au NPs/CB NPs復(fù)合納米材料作為修飾材料,構(gòu)建了一種新型傳感器用于電化學(xué)檢測(cè)PPD。通過循環(huán)伏安法、交流阻抗法、方波伏安法等電化學(xué)表征,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,修飾電極Au NPs/CB NPs/GCE可以顯著的增強(qiáng)PPD的氧化峰電流。該方法快速,簡(jiǎn)便、靈敏,并且Au NPs/CB NPs/GCE對(duì)PPD的檢測(cè)線性范圍是4μM~10μM和10μM~100μM,檢出限為1.1μM(S/N=3)。該電化學(xué)傳感器在染發(fā)劑中檢測(cè)PPD也取得了良好的效果,具有較好的應(yīng)用前景。二、修飾電極PAMAM/CB NPs/GCE的制備及其對(duì)六價(jià)鉻的電化學(xué)檢測(cè)本工作通過共價(jià)鍵將PAMAM和CB NPs復(fù)合納米材料修飾在電極表面。該復(fù)合材料與單純的炭黑相比,很好地提高了六價(jià)鉻的電化學(xué)信號(hào),并且在線性范圍4 nM~60 nM和60 n M~500μM內(nèi)呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系,檢出限為1 nM(S/N=3)。因此,PAMAM/CB NPs復(fù)合納米材料因其制備方法簡(jiǎn)易,可以作為一種良好的電極修飾劑,有望得到廣泛的應(yīng)用。三、鉍納米粒子和炭黑及殼聚糖修飾玻碳電極對(duì)鎘離子、鉛離子的電化學(xué)測(cè)定本工作利用殼聚糖分散CB納米粒子進(jìn)一步增大修飾電極的活性表面積,通過電沉積方法引入鉍納米粒子,提高了對(duì)金屬離子的靈敏度。氧化峰電流與Cd2+待測(cè)溶液的濃度在20 n M-100 n M范圍內(nèi),呈線性關(guān)系(R=0.999),檢出限可達(dá)5.50 n M(S/N=3)。氧化峰電流與Pb2+待測(cè)溶液在4 n M-10 n M和10 n M-100 nM范圍內(nèi),濃度呈線性關(guān)系,檢出限可達(dá)0.86 nM(S/N=3)。該傳感器抗干擾性強(qiáng)、重現(xiàn)性好、成本低,并在實(shí)際樣品中得到很好的應(yīng)用。
【圖文】：

圖 2-2. 修飾電極的制備裸玻碳電極（GCE）在置有,0.3 μm Al2O3的麂皮上呈“8”字型進(jìn)行.05 μm Al2O3打磨，用超純水清洗去除掉表面粘附的 Al2O3，沖洗清次用乙醇、超純水分別進(jìn)行超聲 2 分鐘，室溫晾干，在鐵氰化鉀溶伏安法測(cè)試。取 1 mg 炭黑，(CB)，納米粒子放置于 1 ml DMF 中，充分超聲分散 mgml-1的炭黑，(CB)，粒子分散液。取 6 μL 的炭黑分散液滴于電晾干，制得 CB NPs/GCE。將處理好的電極再置于在 1 mM HAuCl4 M Na2SO4溶液中，在電位為-0.25 V 下進(jìn)行電沉積，沉積時(shí)間為 極表面得到一層 Au，納米粒子（圖 2-2）。

2-3. (a) 裸 GCE；(b) CB NPs/GCE；(c) Au NPs/ CB NPs/GCE;在含 50 μM PPD 和 4 mH2O2的 pH=4.5 HAc-NaAc 溶液中的 CV 圖圖 2-3 顯示了各電極在含 50 μM PPD 和 4 mM H2O2的 pH=4.5 的 HAc-N液中的 CV 曲線。a 曲線中，對(duì)苯二胺在 0.335/0.203 V(Epc Epa = 132 mV一對(duì)氧化還原峰，氧化還原峰電流的比值約為 1（ipa/ipc= 1），表明對(duì)苯二氨基官能團(tuán)發(fā)生的是轉(zhuǎn)移一個(gè)電子的一步氧化反應(yīng)，在電極上的氧化還原過可逆反應(yīng)。曲線 b 與 a 相比，對(duì)苯二胺在 CB NPs/GCE 的氧化還原峰電流比 GCE 上明顯增加，這主要是由于 CB NPs 粒徑較小，導(dǎo)電性好，用于修飾電極，大程度增加了修飾電極的活性表面積，使電極的導(dǎo)電性增強(qiáng)。曲線 c、b 相比，對(duì)苯二胺在 Au NPs /CB NPs/GCE 的氧化還原峰電流都有所增加，是在裸 GCE 上的 4 倍，這是因?yàn)榻鸺{米粒子不僅粒徑較小有效地增加電極效表面積，，而且富有電子提高了電極表面的電子轉(zhuǎn)移速率。由圖可知，修飾和裸玻碳電極相比，很大程度上提高了對(duì)苯二胺的電化學(xué)信號(hào)。
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O657.1

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本文編號(hào)：2553234