基于普魯士藍(lán)復(fù)合材料的生物電化學(xué)傳感器的制備及分析應(yīng)用.pdf

1、普魯士藍(lán)是一種混合價(jià)態(tài)的化合物，它呈現(xiàn)一定的光物理特性、磁性，并且具有很好的電化學(xué)穩(wěn)定性。在多個(gè)領(lǐng)域，普魯士藍(lán)都有很大的潛力，并得到廣泛的應(yīng)用。例如普魯士藍(lán)被用于電催化、生物傳感器、化學(xué)傳感器、充電電池以及電分析化學(xué)等眾多領(lǐng)域。從一定意義上來說，PB可以被看作是結(jié)構(gòu)無序的復(fù)合化合物的總稱，這其中包括共沉積或不確定水、吸留離子以及一些可能會(huì)水解的亞鐵氰根等。其實(shí)，到目前為止，人們對(duì)PB結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)仍然不夠明確，但是比較統(tǒng)一的觀點(diǎn)是:PB的結(jié)

2、構(gòu)類似于沸石，能夠允許一些低分子量或者小尺寸的分子穿過其孔隙。因此，我們運(yùn)用普魯士藍(lán)來制備電化學(xué)傳感器，研究其高效的催化性能，以及特殊的結(jié)構(gòu)模擬代替物。PB可以在較低的應(yīng)用電勢(shì)下就達(dá)到很好的電催化性能，這可以避免一些可能存在的電活性物質(zhì)的干擾。對(duì)比于一些難以儲(chǔ)存又昂貴的酶電極，PB的價(jià)格便宜且性能優(yōu)越，這促使PB在分析應(yīng)用上優(yōu)于其他的媒介物。但是，在弱堿性環(huán)境中PB的穩(wěn)定性保持是一個(gè)很大的問題。本論文的主要研究工作包括兩部分:
　

3、　1.首次通過摻雜離子液體，減少去極化度，促進(jìn)聚苯胺鏈由纏繞狀態(tài)向伸展?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變，這有利于接下來的鍍層普魯士藍(lán)有更多的活性位點(diǎn)，從而提升PB的性能。具體方法制備了一種新型的碳納米管-離子液體/聚苯胺-普魯士藍(lán)-普魯士藍(lán)氧化酶復(fù)合材料電極傳感器。通過廣泛調(diào)研和初步研究，我們提出了用滴涂法以及循環(huán)伏安法等分層鍍膜方法沉積得到復(fù)合膜。考察了復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能，并且探討了碳納米管滴涂液的濃度、電鍍液中離子液體的摻雜量和鍍膜圈數(shù)等對(duì)復(fù)合膜性能

4、的影響。MWNTs/IL-PANI/PB復(fù)合膜對(duì)H2O2的響應(yīng)十分快速，重現(xiàn)性很好，特別是在弱堿性環(huán)境中靈敏度高而且穩(wěn)定性好、線性范圍寬。接著我們還研究了基于MWNTs/IL-PANI/PB復(fù)合膜的葡萄糖傳感器的相關(guān)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，該葡萄糖傳感器性能優(yōu)異且有實(shí)際應(yīng)用意義。
　　2.我們還利用PB特殊的結(jié)構(gòu)以及它對(duì)鉀離子的選擇性通透性設(shè)計(jì)了一種傳感器作為細(xì)胞模擬物研究K+跨膜傳輸過程以及細(xì)胞靜息電位的作用機(jī)理等。首先采用滴涂法沉

5、積一層碳納米管以起到放大電信號(hào)的目的，再利用循環(huán)伏安法在電極表面鍍上一層普魯士藍(lán)顆粒。接著利用單電位階躍法在電極表面覆蓋一層殼聚糖薄膜。將此修飾電極置于電解質(zhì)溶液中，當(dāng)修飾層內(nèi)鉀離子濃度高于電解液中的鉀離子濃度時(shí)，在濃度梯度作用下，修飾層內(nèi)鉀離子會(huì)不斷向溶液傳輸，相當(dāng)于細(xì)胞內(nèi)鉀離子向細(xì)胞外傳輸，也就是鉀離子通道打開。這是電極的電位不斷電位下降（相當(dāng)于膜電位不斷減小），同時(shí)由于普魯士藍(lán)結(jié)構(gòu)的電中性需要，溶液中的鉀離子又有往普魯士藍(lán)膜內(nèi)傳輸