吡啶类碳离子液体电极的构建及其应用

论文摘要

化学修饰电极是将具有优良化学性质的分子、离子、聚合物以化学薄膜的形式固定在电极表面，使电极具有某种特定的化学和电化学性质。化学修饰电极扩展了生物电化学和传感器的研究领域。离子液体是指全部由离子组成的液体。由于离子液体导电性强、黏度低、性质稳定，被广泛应用于电化学传感器领域。本文将离子液体与碳粉混合制备碳离子液体电极，并对其进行修饰以提高电催化性能，将化学修饰碳离子液体电极应用于生命与环境中物质的检测。主要开展了以下几方面的工作：1、提出了一种非常简单的构建吩噻嗪类电子介体硫瑾功能化碳纳米管形成聚硫瑾/碳纳米管（PTh/CNT）纳米复合材料的方法，在形成的复合物中，碳纳米管既是载体又是催化剂。将制备的复合材料修饰碳离子液体电极应用于NADH的电催化研究，结果表明聚硫瑾功能化的碳纳米管复合物对NADH具有很好的电催化氧化性能，且其氧化峰出现在较低的电位（30 mV相对于Ag/AgCl）。利用安培法对NADH进行检测，得知其在在0.8与422μmol L-1之间呈线性关系，检测限为2.6×10-7molL-1，响应时间小于5 s，同时还显示了很好的重现性和稳定性。2、将双链小牛胸腺DNA直接电沉积到碳离子液体电极上制成化学修饰电极，DNA在碳离子液体电极上沉积的最佳电位为1.5 V，最佳时间为1200 s。在pH 8磷酸盐缓冲溶液中，用循环伏安法和差示脉冲伏安法研究了该传感器对百草枯的电催化还原。实验证明，百草枯的浓度在0.05到6.0 mmol L-1呈线性关系，检测限为3.6μmol L-1。该传感器具有很好的稳定性与重现性和抗干扰性，并能应用于实际水样中百草枯的检测。3、将葡萄糖氧化酶掺杂在金胶修饰碳离子液体电极中。离子液体电极中碳粉被金胶修饰后，与葡萄糖氧化酶具有优异的生物相容性，且可以提高修饰电极的导电性能。实验证明，该传感器对葡萄糖的浓度从5.0×10-6至1.2×10-3和2.6×10-3至1.3×10-2 mol L-1两个范围呈线性关系，检测限可达到3.5μM，响应时间在5秒之内。该传感器制备简单，重现性好，灵敏度高以及对葡萄糖的快速响应，这种制备葡萄糖修饰电极的方法具有显著的优点，有用于实际应用的潜力。4、研究了8-羟基喹啉固定班脱土修饰的碳离子液体电极用方波阳极溶出伏安法同时检测痕量的铅和隔，8-羟基喹啉固定的班脱土和离子液体对重金属离子的响应起了很重要的作用。讨论了试验中支持电解液种类以及pH值、修饰电极制备条件以及铅和镉的检测条件。铅离子和镉离子线性范围为0.5×10-9到1.5×10-7 mol L-1，检测限分别为1×10-10和2×10-10 mol L-1。实验还将此修饰电极应用于废水中铅和镉的检测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 化学修饰碳糊电极的研究进展
• 1.1.1 化学修饰碳糊电极及其制备方法
• 1.1.2 化学修饰碳糊电极上的反应
• 1.1.3 化学修饰碳糊电极的应用
• 1.2 离子液体的研究进展
• 1.2.1 离子液体的性质与分类
• 1.2.2 离子液体的应用
• 1.3 化学修饰碳离子液体电极的概述及应用
• 1.3.1 生物医学检测方面的应用
• 1.3.2 环境检测方面的应用
• 1.4 本文构思
• 第2章 碳纳米管/聚硫堇复合物修饰的碳离子液体电极对NADH 的电催化研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器和试剂
• 2.2.2 修饰电极的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 在中性环境中电化学聚合硫堇
• 2.3.2 修饰电极的电化学特征
• 2.3.3 修饰电极对 NADH 的电催化
• 2.4 小结
• 第3章 DNA 修饰的碳离子液体电极测定百草枯
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器和试剂
• 3.2.2 修饰电极的制备
• 3.2.3 分析过程
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 修饰电极的表面形态
• 3.3.2 修饰电极的电化学表征
• 3.3.3 百草枯的电化学行为
• 3.3.4 分析条件的优化
• 3.3.5 标准曲线
• 3.3.6 干扰性物质的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 金胶/碳离子液体葡萄糖传感器
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器和试剂
• 4.2.2 金胶的制备
• 4.2.3 修饰电极的制备
• 4.2.4 分析过程
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 金胶的表征
• 4.3.2 修饰电极的电化学表征
• 4.3.3 葡萄糖检测条件的优化
• 4.3.4 葡萄糖在传感器上的电流-时间响应
• 4.3.5 传感器的重现性和稳定性
• 4.4 小结
• 第5章 8-羟基喹啉固定的班脱土碳离子液体电极同时检测微量铅和镉
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 仪器和试剂
• 5.2.2 电极的制备
• 5.2.3 分析过程
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 8-羟基喹啉固定的班脱土的红外光谱（FTIR）分析
• 5.3.2 修饰电极的电化学表征
• 2+和 Cd²⁺在不同修饰电极上的伏安响应'>5.3.3 Pb²⁺和 Cd²⁺在不同修饰电极上的伏安响应
• 5.3.4 分析条件的优化
• 2+和 Cd²⁺的工作曲线和检测限'>5.3.5 Pb²⁺和 Cd²⁺的工作曲线和检测限
• 5.3.6 共存离子的影响和重现性
• 5.3.7 样品分析
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢