納米電極界面功能膜的構(gòu)建及其應(yīng)用研究.pdf

1、電極表面的化學(xué)修飾,對電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生重要的影響。從化學(xué)狀態(tài)上控制電極表面結(jié)構(gòu),通過對電極的表面修飾賦予其預(yù)定的功能,使之按照人們的意圖有選擇性地進(jìn)行所期望的反應(yīng)。通過化學(xué)修飾,可以加快電極反應(yīng)速率、提高測定方法的選擇性和靈敏性。因此,化學(xué)修飾電極已成為電化學(xué)分析研究的關(guān)鍵之一。由于納米材料特有的納米尺度、電子結(jié)構(gòu)和表面拓?fù)淙毕?使其表面存在較多的活性點(diǎn),具有許多不同于體相材料的特性。利用這些材料獨(dú)有的特性制成的修飾電極,電極響應(yīng)較傳統(tǒng)電

2、極大大增強(qiáng),表現(xiàn)出許多奇特的電化學(xué)性能。因此,將納米技術(shù)與電分析化學(xué)相結(jié)合,構(gòu)建納米電極功能膜,探索異構(gòu)體的同時(shí)電化學(xué)測量和生物樣品的電分析,將為電分析和電化學(xué)研究提供一種新的思路。此外,隨著納米技術(shù)的發(fā)展,電分析化學(xué)將更加深入地融入到生命科學(xué)領(lǐng)域。
　　 本文在基體電極表面進(jìn)行化學(xué)修飾,構(gòu)建了納米功能膜電極,用以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)相近的多組分的同時(shí)電化學(xué)測量和生物樣品的電分析。全文由以下三個(gè)部分組成。一.碳納米管復(fù)合聚對氨基吡啶修飾電極

3、伏安法同時(shí)測定氨基酚異構(gòu)體的研究以玻碳電極為基體,單壁碳納米管復(fù)合聚對氨基吡啶為修飾劑,制備了功能性碳納米管復(fù)合聚對氨基吡啶修飾玻碳電極(SWNTs/POAP/GCE)。利用掃描電子顯微鏡(SEM)和電化學(xué)方法來表征電極界面,用循環(huán)伏安法、線性掃描法研究了氨基酚異構(gòu)體(aminophenolisomers)在該電極上的同時(shí)電化學(xué)響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,SWNTs/POAP/GCE對間、鄰、對氨基酚的電氧化反應(yīng)具有良好的電催化活性和分子識別性

4、,其氧化峰電位分別為0.4V、-0.017V和-0.135V。相鄰峰電位差分別為417mV和118mV,實(shí)現(xiàn)了三者的同時(shí)測定,并能顯著提高電化學(xué)測定的靈敏度。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,三個(gè)氨基酚異構(gòu)體的氧化峰電流與其濃度在一定的范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系。該電極具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性,可以用于生態(tài)環(huán)境中氨基酚的測定。二.嵌入式超薄碳糊固載碳納米管復(fù)合血紅蛋白電極的直接電化學(xué)和電催化性質(zhì)將血紅蛋白(Hb)固載于碳納米管上,以硅溶膠-凝膠為載體,制成

5、碳納米管復(fù)合血紅蛋白溶膠凝膠膜(Hb+SWNT+Sol-gel)。掃描電子顯微鏡(SEM)和電化學(xué)交流阻抗(EIS)表征電極,結(jié)果顯示薄膜均勻連續(xù),Hb保持其原始的二級結(jié)構(gòu),Sol-gel對Hb的固載,沒有破壞其天然結(jié)構(gòu)。該修飾膜在嵌入式超薄碳糊電極(IUTCPE)表面實(shí)現(xiàn)了Hb的直接電化學(xué),該膜對H2O2展示出良好的催化還原特性,在不加任何媒介體的情況下顯示出對H2O2測定的高靈敏度。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,H2O2濃度在1.0×10-5～

6、7.0×10-3mol/L范圍內(nèi)與電流響應(yīng)呈線性關(guān)系,檢測限為3.7×10-6mol/L(S/N=3)。該電極具有靈敏度高、重現(xiàn)性好、穩(wěn)定和易于制作等特點(diǎn)。三.嵌入式超薄碳糊前驅(qū)膜固載dsDNA修飾電極的構(gòu)筑及dsDNA與小分子相互作用的研究以鎳鉻合金為基體、嵌入超薄碳糊為前驅(qū)膜,制備了碳納米管復(fù)合殼聚糖固載dsDNA修飾超薄碳糊電極(dsDNA/SWNTs+CHI/IUTCPE)。電子掃描顯微鏡和電化學(xué)交流阻抗譜用來表征修飾電極的表面

7、形貌。dsDNA在電極表面的有效固定,對傳感器的分析性能有很大的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該納米量級的多孔殼聚糖膜能有效地將dsDNA固定于其表面。
　　 1.研究了該電極上dsDNA與亞甲基藍(lán)(MB)的相互作用。采用循環(huán)伏安(CV)法系統(tǒng)地研究了固定在殼聚糖(CHI納米薄膜上的dsDNA與亞四基藍(lán)(MB)之間的相互作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在pH6.0～7.4范圍內(nèi),MB在DNA修飾電極上的峰電位隨pH的增加而向負(fù)方向移動(dòng)。MB與DNA之間