自组装双酚A分子印迹电化学传感器研究

论文摘要

双酚A （BPA）是一种典型的内分泌干扰物,具有三致效应和内分泌干扰性。目前在世界各地的水体中均有检出双酚A,其环境行为及风险评价目前成为环境领域的研究热点,但是由于双酚A在环境样品中的复杂性,寻找具有快速、高灵敏性和高选择性的现场检测的方法成为关键问题。本文研究通过分子印迹技术制备特异识别水中痕量双酚A电化学传感器。以双酚A为模板分子,氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）为功能单体,正硅酸乙酯（TEOS）为交联剂,采用自组装方法,分别在铟锡氧化物（ITO）电极和碳纳米管离子液体修饰金电极表面合成双酚A分子印迹膜,标记为MIPs-ITO和MIPs-Au,制备高灵敏性和高选择性响应水体中双酚A的分子印迹电化学传感器。电极的表面形态结构和电化学性质使用原子力显微镜和红外光谱分析仪进行表征。通过循环伏安法研究分子印迹传感器对双酚A的响应特性,结果表明,制备双酚A电化学传感器具有良好的灵敏度和选择性。MIPs-ITO电极对双酚A的浓度响应线性范围是0.5～50μgL-1,检测限是0.094μgL-1，双酚A结构相似物苯酚、对氨基苯酚和对硝基苯酚对电极结果影响很小。MIPs-Au电极对双酚A响应线性范围0.5～70μgL-1，检出限为0.072μg L-1，MIPs-Au电极对干扰物质对苯酚、对氨基苯酚、对硝基苯酚和对叔丁基苯酚的响应电流选择比分别为23.37,11.09,24.39和26.99,显示了该电极具有良好的选择性,达到了现场检测水中双酚A的标准。本研究使用自组装方法制备双酚A分子印迹聚合物,使用碳纳米管和离子液体修饰电极表面,发展了一种检测水体中双酚A的新方法。本研究为水体中的双酚A的高灵敏度选择性现场检测提供重要的技术支撑,对实现准确快速的突发环境事件预警、环境风险评价具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 双酚A概述
• 1.1.1 双酚A的基本性质、用途和危害
• 1.1.2 水体中双酚A的来源和分布
• 1.1.3 水体中双酚A的常用分析检测方法
• 1.2 分子印迹技术概述
• 1.2.1 分子印迹技术原理与特点
• 1.2.2 分子印迹聚合物的制备要素
• 1.2.3 分子印迹聚合物的制备方法
• 1.2.4 影响分子印迹聚合物识别性能的因素
• 1.2.5 分子印迹技术在环境领域中的应用
• 1.3 分子印迹电化学传感器概述
• 1.3.1 分子印迹电化学传感器检测原理
• 1.3.2 分子印迹电化学传感器分类
• 1.3.3 分子印迹电化学传感器制备方法
• 1.4 电化学传感器修饰材料
• 1.4.1 溶胶凝胶材料
• 1.4.2 室温离子液体
• 1.4.3 碳纳米管
• 1.5 课题来源及研究背景、目的、内容和意义
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 研究背景和目的
• 1.5.3 研究内容和意义
• 2 自组装铟锡氧化物双酚A分子印迹电化学传感器
• 2.1 实验材料、仪器和试剂
• 2.1.1 实验材料与仪器
• 2.1.2 化学试剂
• 2.2 以ITO为基底双酚A分子印迹膜电极的制备
• 2.2.1 硅烷化ITO电极前处理及制备
• 2.2.2 制备印迹电极
• 2.2.3 模板分子洗脱
• 2.2.4 再结合实验和干扰实验
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 ITO基底分子印迹电化学传感器设计
• 2.3.2 红外光谱表征
• 2.3.3 原子力显微镜表征
• 2.3.4 MIPs-ITO电极检测双酚A影响因素
• 2.3.5 MIPs-ITO电极模板分子洗脱
• 2.3.6 MIPs-ITO电极对双酚A线性响应范围
• 2.3.7 MIPs-ITO电极选择性和稳定性
• 2.4 本章小结
• 3 自组装金基底双酚A分子印迹电化学传感器制备
• 3.1 实验材料、仪器和试剂
• 3.1.1 实验材料与仪器
• 3.1.2 化学试剂
• 3.2 以金为基底双酚A分子印迹膜电极的制备
• 3.2.1 碳纳米管-离子液体修饰金电极前处理及制备
• 3.2.2 制备印迹电极
• 3.2.3 模板分子洗脱
• 3.2.4 再结合实验和干扰实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 金电极分子印迹电化学传感器设计
• 3.3.2 原子力显微镜表征
• 3.3.3 MIPs-Au电极模板分子洗脱
• 3.3.4 MIPs-Au电极对双酚A线性响应范围
• 3.3.5 MIPs-Au电极选择性和稳定性
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢