半导体纳米粒子修饰电极电化学发光分析特性研究

论文摘要

电化学发光分析法因灵敏度高、线性范围宽、仪器简单、反应可控制性强等特点受到人们的广泛关注。特别是化学修饰电极技术与电化学发光的结合,使电化学发光分析法有了突飞猛进的发展。人们将化学修饰电极技术引入到电致化学发光分析法中,就是旨在利用化学修饰电极来改善电致化学发光的分析特性。由于修饰电极突破了传统电化学中只限于研究裸电极/电解液界面的范围,开创了从化学状态上人为控制电极表面结构的领域,通过对电极表面的分子剪裁,可按意图给电极预定的功能,以便在修饰电极上有选择的进行所期望的反应,在分子水平上实现了电极功能的设计。近年来,纳米技术的发展日新月异,已被广泛的应用于分析化学的诸多领域。纳米粒子由于其独特的光学、电学、催化性质,其在修饰电极中的应用已引起了人们极大的关注。本文的研究工作旨在利用半导体纳米粒子修饰电极调控鲁米诺电化学发光反应的进行方式,优化鲁米诺电化学发光反应的分析特性。本文由综述和研究报告两部分组成。综述部分首先简单介绍了电化学发光分析的定义、特点,然后介绍了常见电化学发光体系的电化学发光原理,着重介绍了纳米粒子与修饰电极的结合以及各种纳米粒子修饰电极在电化学发光分析中的应用。研究报告部分即实验部分,我们分别合成了ZnO,TiO2纳米粒子并将其应用到电化学发光分析中,利用该纳米粒子对鲁米诺电化学发光反应的进行方式进行调控,优化鲁米诺体系电化学发光反应的分析特性。具体工作包括:1.氧化锌纳米粒子修饰电极电化学发光法测定硫酸庆大霉素的研究首先利用两步法合成了ZnO纳米粒子,并将其利用滴涂法修饰到石墨电极表面。当以氧化锌纳米粒子修饰电极为工作电极进行硫酸庆大霉素增敏鲁米诺的电化学发光分析研究时,相对于裸电极,硫酸庆大霉素在氧化锌纳米粒子修饰电极表面能够更强烈地增敏鲁米诺的电化学发光信号。主要归因于氧化锌纳米粒子修饰电极表面的特殊结构提供了良好的微环境,该微环境有利于提高硫酸庆大霉素对鲁米诺弱电化学发光信号的增敏效应。据此,我们建立了一种新的电化学发光分析方法,为提高电化学发光分析方法的灵敏度提供了新的研究思路。该方法对硫酸庆大霉素响应的线性范围为4.0×10-10～7.0×10-8g mL-1,检出限为3×10-11 g mL-1。2.纳米TiO2自组装修饰电极电化学发光分析法测定异烟肼的研究基于壳聚糖与二氧化钛纳米粒子表面羟基的氢键作用,利用自组装技术,二氧化钛纳米粒子可以层层修饰在壳聚糖修饰的石墨电极表面。与裸电极相比,修饰电极表面的二氧化钛纳米粒子对异烟肼分子的富集作用以及良好的微环境,有利于提高异烟肼对鲁米诺弱的电化学发光信号的增敏效应。据此建立了一种高灵敏度测定异烟肼的电化学发光分析新方法。该方法测定异烟肼的检出限为4×10-11g mL-1,线性范围为8×10-10～9×10-7g mL-1,相对标准偏差为2.8%（n=11）.

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 综述
• 1.1 电化学发光的定义、特点
• 1.2 常见体系的电化学发光反应原理
• 1.2.1 鲁米诺电化学发光体系
• 1.2.2 钌联吡啶电化学发光体系
• 1.2.3 量子点电化学发光体系
• 1.2.4 光泽精电化学发光体系
• 1.2.5 其它化合物的电致化学发光
• 1.3 纳米粒子修饰电极电化学发光分析应用新进展
• 1.3.1 金属纳米粒子修饰电极电化学发光的分析应用
• 1.3.2 聚合物纳米粒子修饰电极在电化学发光分析中的应用
• 1.3.3 氧化物纳米粒子修饰电极的电化学发光分析应用
• 1.3.4 半导体纳米粒子修饰电极在电化学发光中的应用
• 1.4 本论文的选题背景和研究内容
• 1.4.1 本论文的选题背景
• 1.4.2 本论文的研究内容
• 第2章 纳米ZnO修饰电极电化学发光法测定硫酸庆大霉素
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 氧化锌纳米粒子的制备及表征
• 2.2.3 氧化锌纳米粒子修饰电极的制备
• 2.2.4 分析方法的建立
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 硫酸庆大霉素在纳米ZnO修饰电极上的电化学发光行为及其循环伏安曲线的响应
• 2.3.2 纳米ZnO在硫酸庆大霉素增敏鲁米诺电化学发光中的作用
• 2.3.3 可能的电化学发光反应机理
• 2.3.4 实验条件的优化
• 2.3.5 分析特性
• 2.3.6 干扰实验
• 2.3.7 样品分析
• 2自组装修饰电极电化学发光分析法测定异烟肼的研究'>第3章 纳米TiO₂自组装修饰电极电化学发光分析法测定异烟肼的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 二氧化钛纳米粒子的制备与表征
• 3.2.3 二氧化钛纳米粒子修饰电极的制备
• 3.2.4 分析方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 修饰电极制备的研究
• 2修饰电极上的电化学发光行为及其循环伏安曲线的响应'> 3.3.2 异烟肼在纳米TiO₂修饰电极上的电化学发光行为及其循环伏安曲线的响应
• 2修饰电极电化学发光性质研究'> 3.3.3 纳米TiO₂修饰电极电化学发光性质研究
• 3.3.4 实验条件的优化
• 3.3.5 分析特性
• 3.3.6 干扰实验
• 3.3.7 样品分析
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果