基于修饰电极的电化学/生物传感器的构筑与应用研究

论文摘要

化学修饰电极的特色在于能在基体电极表面进行分子设计,从而达到高选择和高灵敏度的检测,使得它在电分析化学中有着广泛的应用前景。巯基类化合物与金电极表面容易通过形成S-Au键而发生吸附,从而改变自组装膜的结构和性质,对其进行研究和表征将对界面电子转移、生物电催化、分子识别与检测,以及构建生物传感器都有重要意义。卟啉类化合物由于具有优异的光电特性,因而卟啉及其金属化合物已在催化、分子识别、光电转换、记忆材料以及医学等领域得到广泛的研究和应用。卟啉类化合物广泛存在于自然界中,它们与生命活动密切相关,在生物和仿生系统中发挥着重要的作用。基于此,本论文首先利用分子自组装技术,成功的制备了卟啉双功能传感器;接着将巯基卟啉化合物自组装到金电极表面得到卟啉自组装膜电极,在抗坏血酸存在的条件下可以用该修饰电极来测定多巴胺分子;最后利用电聚合的方法,构筑了基于分子印迹聚合膜的电化学传感器,用于食品中三聚氰胺的检测。1.卟啉化合物的检测对于卟啉症以及其它卟啉相关病症的诊断、环境污染的监测等具有重要的意义。但传统的卟啉检测方法都不够快速简便,而且仪器系统的操作和维护比较复杂,测试的费用也比较高。本文通过自组装的方法,构建了磷酸酯功能化金电极表面,制备了卟啉分子双功能传感器。由于卟啉分子的中心原子可以和修饰电极表面的磷原子发生配位作用,形成1:1阳离子型SAT配合物P（V）-TPP,引起电极表面的电子转移阻抗值在一定范围内随卟啉浓度的增大不断增加,同时伴随有卟啉溶液颜色的变化,所以实现了用目视比色法和电化学交流阻抗法对卟啉生物分子的同时测定。另外,对其识别机理还进行了较深入的研究,并将该卟啉传感器用于实际样品的检测,结果令人满意。2.利用分子印迹技术,以三聚氰胺作模板分子,通过循环伏安法在金电极表面电聚合2-巯基苯并咪唑（2-MBI）,经洗脱模板分子后制得三聚氰胺分子印迹膜传感器。该电极能有效地抑制样品中存在的精氨酸、组氨酸和葡萄糖对其测定的干扰。该修饰电极对三聚氰胺测定的线性范围为1.0×10-8M～5.0×10-5M,检测限为3.0×10-9M。其分子识别的驱动力为π-π相互作用。3.将卟啉与分子自组装技术有效地结合起来,构建了功能化的卟啉单层自组装膜,利用循环伏安法（CV）和电化学交流阻抗法（EIS）对其进行表征,较系统地考察了卟啉类化合物的物理化学特性。通过电化学交流阻抗技术还研究了卟啉自组装膜对多巴胺的识别现象,并采用水溶性卟啉（TCPP）利用紫外可见光谱进行了进一步的验证。卟啉自组装膜可以有选择性的识别多巴胺,并且加入抗坏血酸、尿酸等其它共存物质不会产生干扰。建立了电化学交流阻抗法测定多巴胺的新方法,有较好的实际应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1. 化学修饰电极的研究与应用
• 1.1 化学修饰电极的制备和类型
• 1.2 化学修饰电极的表征方法
• 1.3 化学修饰电极在分析化学中的应用
• 2. 分子印迹技术的理论研究及其应用
• 2.1 基本原理以及制备方法
• 2.2 分子印迹技术的应用
• 3. 论文的整体构想及研究内容
• 参考文献
• 第二章 一种新型高灵敏的双功能卟啉传感器的制备
• 1. 引言
• 2. 实验部分
• 2.1 试剂与原料
• 2.2 仪器
• 2.3 基底电极的处理
• 2.4 修饰电极的制备
• 3. 实验结果分析与讨论
• 3.1 磷酸功能化传感器识别卟啉的机理讨论
• 3.2 磷酸功能化电极的表征
• 3.2.1 循环伏安法表征
• 3.2.2 电化学交流阻抗法表征
• 3.2.3 原子力显微镜（AFM）表征
• 3.2.4 扫描电镜（SEM）表征
• 3.3 磷酸功能化电极对卟啉识别的检测方法
• 3.3.1 目视比色法
• 3.3.2 电化学交流阻抗法
• 3.4 修饰电极传感器的实际应用
• 4. 结论
• 参考文献
• 第三章 分子印迹膜电化学传感器检测食品中的三聚氰胺
• 1. 引言
• 2. 实验部分
• 2.1 试剂与溶液
• 2.2 电化学测量
• 2.3 金电极的预处理
• 2.4 分子印迹膜的制备与洗脱
• 2.5 三聚氰胺的检测
• 3. 结果与讨论
• 3.1 聚合膜的制备
• 3.2 聚合膜的表征与评估
• 3.3 分析性能
• 3.4 印迹电极的选择性
• 3.5 分析应用
• 4. 结论
• 参考文献
• 第四章 卟啉自组装膜电极的制备及多巴胺的测定
• 1. 引言
• 2. 实验部分
• 2.1 仪器及试剂
• 2.2 实验步骤
• 2.2.1 卟啉修饰电极的制备
• 2.2.2 电化学测量
• 3. 实验结果分析与讨论
• 3.1 卟啉自组装膜的表征
• 3.1.1 卟啉自组装过程的循环伏安法研究
• 3.1.2 卟啉自组装过程的电化学交流阻抗法研究
• 3.2 卟啉自组装膜用于DA 的测定
• 3.2.1 电化学交流阻抗法研究
• 3.2.2 紫外吸收光谱研究
• 4. 结论
• 参考文献
• 在读硕士期间发明专利及发表论文
• 致谢