基于纳米材料—离子液体复合物的电化学传感器的应用研究

论文摘要

电化学传感器采用电极作为换能元件，具有选择性好，分析速度快，检测成本低，仪器设备简单，易于实现微型化等优点，在临床，工业，环境和农业分析等领域有着重要的应用价值，目前已成为分析化学研究中最活跃的领域之一。本论文研究工作旨在结合纳米材料和离子液体的电化学特点，制备灵敏度高，稳定性好的电化学传感器。该研究对于拓宽离子液体的应用范围以及电化学传感器的研究方面具有一定的科学意义。本论文的研究工作包括：1、通过壳聚糖（CHIT）的成膜效应将纳米MnO2-[BMIM][PF6]复合物固定在玻碳电极（GCE）表面，构建了MnO2/[BMIM][PF6]/CHIT/GCE修饰电极。通过循环伏安和交流阻抗谱法研究了DNA在该修饰电极上的固定和杂交。DNA探针与目标DNA杂交后，电极表面的电子传递电阻增大，以此作为检测信号可以检测目标DNA。电化学交流阻抗谱测定大肠杆菌片段的线性范围为2.0×10-132.0×10-6mol/L，检测限为2.4×1014mol/L。2、使用MnO2-[BMIM][PF6]复合物作修饰剂，通过壳聚糖（CHIT）的成膜效应，构置了[BMIM]PF6-MnO2-CHIT/GCE修饰电极。在B-R缓冲液中，研究了黄芩苷在修饰电极上的电化学行为，黄芩苷在[BMIM]PF6-MnO2-CHIT/GCE上的循环伏安图上出现一对灵敏并且可逆的氧化还原峰。黄芩苷在修饰电极上的微分脉冲伏安扫描氧化峰电流与其浓度在1.0×10-9～1.0×10-5mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为1.0×10-10mol/L。3、制备了[BMIM][PF6]-MnO2-CHIT/GCE修饰电极，并通过循环伏安和微分脉冲伏安法研究了酚磺乙胺在该修饰电极上的电化学行为。酚磺乙胺在[BMIM][PF6]-MnO2-CHIT/GCE上的微分脉冲伏安扫描氧化峰电流与其浓度在5.0×10-7～5.0×10-4mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为5.0×10-8mol/L。4、构建了用于邻苯二酚和对苯二酚同时测定的石墨烯GR-[BMIM][PF6]复合物修饰电极。在HAc-NaAc （pH5.0）介质中，邻苯二酚和对苯二酚在该修饰电极上均出现一对可逆的氧化-还原峰。在优化的实验条件下，邻苯二酚检测的线性范围为5.0×10-7～5.0×10-5mol/L,检测限为2.0×10-8mol/L；对苯二酚检测的线性范围为5.0×10-7～5.0×10-5mol/L,检测限为1.0×10-8mol/L。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 纳米材料和离子液体在电化学传感器构置中的应用
• 1.1.1 纳米材料
• 1.1.1.1 纳米材料概述
• 1.1.1.2 纳米材料在电化学传感器中的应用
• 1.1.2 室温离子液体
• 1.1.2.1 室温离子液体概述
• 1.1.2.2 离子液体在电化学传感器中的应用研究
• 1.1.3 纳米材料-离子液体复合物在电化学传感器中的应用研究
• 1.1.3.1 碳纳米管-离子液体复合物构建的电化学传感器
• 1.1.3.2 其它纳米材料-离子液体复合物构建的电化学传感器
• 1.2 展望及课题的提出
• 1.3 本论文研究思路
• 2/离子液体复合物的 DNA 电化学传感器用于大肠杆菌的测定'>第二章 基于纳米 MnO₂/离子液体复合物的 DNA 电化学传感器用于大肠杆菌的测定
• 2.1 实验材料与方法
• 2.1.1 实验试剂与实验仪器
• 2.1.2 实验方法
• 2的制备'>2.1.2.1 纳米 MnO₂的制备
• 2-离子液体复合物的制备'>2.1.2.2 MnO₂-离子液体复合物的制备
• 6]/MnO₂/CHIT/GCE 修饰电极的制备'>2.1.2.3 [BMIM][PF₆]/MnO₂/CHIT/GCE 修饰电极的制备
• 2.1.2.4 修饰电极表面探针 DNA 的固定
• 2.1.2.5 玻碳电极表面探针的杂交
• 2.1.2.6 电化学检测
• 2.2 结果与讨论
• 2的表征'>2.2.1 纳米 MnO₂的表征
• 2的红外吸收图谱分析'>2.2.1.1 纳米 MnO₂的红外吸收图谱分析
• 2的透射电镜图分析'>2.2.1.2 纳米 MnO₂的透射电镜图分析
• 2.2.2 不同 GCE 修饰电极的电化学表征
• 2.2.3 实验条件的优化
• 2.2.3.1 离子液体用量的优化
• 2.2.3.2 杂交时间优化
• 2.2.4 DNA 固定和杂交的电化学阻抗谱研究
• 2.2.5 DNA 生物传感器的选择性
• 2.2.6 大肠杆菌基因片段的电化学阻抗谱测定
• 2.2.7 传感器的重现性与再生性
• 2.3 本章小结
• 2-离子液体复合物修饰电极上的电化学性质及电分析方法研究'>第三章 黄芩苷在纳米 MnO₂-离子液体复合物修饰电极上的电化学性质及电分析方法研究
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 实验试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验方法
• 6]-MnO₂-CHIT/GCE 修饰电极的制备'>3.1.3.1 [BMIM][PF₆]-MnO₂-CHIT/GCE 修饰电极的制备
• 3.1.3.2 电化学检测
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 黄芩苷的电化学性质研究
• 3.2.2 实验条件的优化
• 3.2.2.1 离子液体用量的优化
• 3.2.2.2 支持电解质及其 pH 值的优化
• 3.2.3 黄芩苷在修饰电极上的动力学研究
• 3.2.4 工作曲线及重复性
• 3.2.5 干扰实验
• 3.2.6 样品测定
• 3.3 本章小结
• 2-离子液体复合电极上的电化学行为研究及测定'>第四章 药物酚磺乙胺在 MnO₂-离子液体复合电极上的电化学行为研究及测定
• 4.1 实验材料与方法
• 4.1.1 实验试剂
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 实验方法
• 6]/MnO₂/CHIT/GCE 修饰电极的制备'>4.1.3.1 [BMIM][PF₆]/MnO₂/CHIT/GCE 修饰电极的制备
• 4.1.3.2 电化学检测
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 酚磺乙胺的电化学性质研究
• 4.2.2 实验条件的优化
• 4.2.2.1 离子液体用量的优化
• 4.2.2.2 支持电解质及其 pH 的优化
• 4.2.3 酚磺乙胺在修饰电极上的动力学研究
• 4.2.4 工作曲线
• 4.2.5 干扰试验
• 4.2.6 样品测定
• 4.3 本章小结
• 第五章 石墨烯-离子液体复合物修饰电极用于邻苯二酚和对苯二酚的同时测定
• 5.1 实验材料与方法
• 5.1.1 实验试剂
• 5.1.2 实验仪器
• 5.1.3 实验方法
• 5.1.3.1 石墨烯的合成
• 6]）'>5.1.3.2 石墨烯-离子液体复合物的制备（GR-[BMIM][PF₆]）
• 6]/GCE 修饰电极的制备'>5.1.3.3 GR/[BIM][PF₆]/GCE 修饰电极的制备
• 5.1.3.4 电化学检测
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 石墨烯的表征
• 5.2.1.1 石墨烯红外吸收光谱表征
• 5.2.1.2 石墨烯的透射电镜图
• 5.2.2 修饰电极的电化学性质研究
• 5.2.3 邻苯二酚和对苯二酚的电化学性质研究
• 5.2.4 实验条件的优化
• 5.2.4.1 离子液体用量的优化
• 5.2.4.2 支持电解质及 pH 值的优化
• 5.2.5 邻苯二酚和对苯二酚的动力学研究
• 5.2.6 邻苯二酚和对苯二酚的同时检测
• 5.2.7 重现性和稳定性考察
• 5.2.8 干扰物实验
• 5.2.9 实际水样分析应用
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介