| 有机/无机功能化碳纳米复合材料电化学传感性能研究 | |
| Alternative Title | 无 |
| 倪月 | |
| Thesis Advisor | 邵士俊 |
| 2018-05-23 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 理学博士 |
| Degree Discipline | 有机化学 |
| Keyword | 过渡金属氧化物 碳纳米材料 无酶电化学传感器 合成受体 选择性识别 Transition metal oxide Carbon nanomaterials Non-enzymatic electrochemical sensor Synthetic receptor Selective recognition |
| Abstract | 基于纳米材料的电催化活性以及合成受体的分子识别能力，构建仿生电化学传感器，为研究者们提供了在复杂体系中特异性检测某种成分的有效方法，成为现代电分析化学的主要研究内容之一。本论文结合近年来无酶传感器研究进展，制备了一系列碳纳米材料负载的过渡金属氧化物修饰电极，用于过氧化氢和葡萄糖的无酶电化学传感，并将所建立的方法应用于食品和血清样品中相关物质的分析检测。结合近年来分子识别化学传感器的研究进展，构建了合成受体纳米功能化的电化学传感器，用于固-液界面氟离子传感性能研究。此外，设计合成了一个含有电活性基团二茂铁的多通道信号探针，实现了细胞内过氧化氢的示踪和细胞外过氧化氢的电化学检测，主要研究内容涉及以下几个方面： 1.制备了四氧化三钴纳米粒子和介孔碳纳米纤维的复合物，构建了一种无酶的H2O2计时电流传感器。四氧化三钴纳米粒子通过溶剂热方法原位生长在介孔碳纳米纤维上。四氧化三钴纳米粒子的电催化活性和作为固定载体的介孔碳纳米纤维的电导性协同作用，增强了纳米杂化结构的传感能力。在最佳的电位-0.2V（vs.SCE）处测量的氧化电流与过氧化氢浓度在1-2580μM的范围内呈线性关系，检出限为0.5µM（S/N=3）。该传感器在常规的电活性干扰物存在下具有较高的选择性，可以用于牛奶样品中H2O2的检测。 2.通过化学活化和水热方法，两步法制备了富含杂原子的活性炭-氧化镍纳米复合物。纳米材料通过扫描电子显微镜、X-射线衍射、N2吸附-脱附曲线等方法进行了表征。将富含杂原子的活性炭-氧化镍纳米复合物修饰到玻碳电极表面构建新型的葡萄糖传感器。电化学性能表明该传感器对葡萄糖氧化表现出很宽的线性范围（10μM-3.3mM）和很低的检出限（1μM）。优越的电催化性能归因于电化学传感过程中，独特表面结构的氧化镍具有较好的电子传输速率以及富含杂原子的活性炭具有较大的活性表面积。高重现性、良好的抗干扰性、理想的稳定性以及足够的精度使得该无酶传感器成功应用于实际样品分析。 3.通过离子热方法首次在一种绿色的低共熔溶剂（DESs）中成功地制备了石墨烯负载的钴酸镍纳米棒复合物。电化学分析结果证实，该纳米复合物修饰的玻碳电极对葡萄糖氧化具有优越的电催化性能，在1μM-25mM的浓度范围内有两条线性曲线，检出限为0.35μM（S/N=3）。钴酸镍纳米棒是由小的相互连接的纳米粒子组成，具有丰富的电催化活性位点。石墨烯具有较大的比表面积和良好的电导性。钴酸镍纳米棒和石墨烯之间的协同效应增强了杂化纳米结构的传感能力。该传感器可以用于实际样品-血清中葡萄糖的检测。 4.利用硝基取代3,3’-双吲哚烷可以选择性的识别氟离子，多壁碳纳米管具有较大的比表面积和较高的导电性，构建了双吲哚烷/多壁碳纳米管修饰的玻碳电极。基于修饰电极表面对水溶液中氟离子的选择性吸附作用，以K3Fe(CN)6为电化学响应探针，将固-液界面上发生的分子间相互作用转换成电信号。利用铁氰根/亚铁氰根电对峰电流的变化选择性伏安检测非电活性的分析物-氟离子。双吲哚烷和多壁碳纳米管的协同作用增强了对F-的电化学响应，响应电流和氟离子浓度呈线性关系，线性范围为1-130μM，检出限为0.1μM。该工作是合成受体修饰电极精准检测目标分析物的一次新的尝试。 5.合成了含有电活性基团二茂铁的半花菁类化合物，该化合物包含荧光信号单元、电化学信号单元和H2O2反应位点，可用作比色、荧光和氧化还原传感器检测H2O2。利用该探针分子对过氧化氢表现出“OFF-ON”型荧光响应，实现了对细胞内过氧化氢的实时动态荧光传感与成像分析。作为H2O2的电化学响应探针，实现了对细胞释放到细胞外的H2O2的定量测定。 |
| Other Abstract | 无 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/26337 |
| Collection | 中科院西北特色植物资源化学重点实验室/甘肃省天然药物重点实验室 中国科学院兰州化学物理研究所 |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 倪月. 有机/无机功能化碳纳米复合材料电化学传感性能研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2018. |
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