導(dǎo)電聚合物負載納米粒子復(fù)合材料的制備及其催化與傳感性能研究.pdf

1、近年來，納米復(fù)合材料逐漸成為研究熱點。導(dǎo)電聚合物作為一種導(dǎo)電性高、穩(wěn)定性好的材料被廣泛應(yīng)用于納米復(fù)合材料的制備中。本文采用電化學方法將導(dǎo)電聚合物負載功能納米顆粒復(fù)合材料修飾到電極上，以此構(gòu)建了新型的電化學傳感器，將其應(yīng)用于與疾病相關(guān)的小分子的檢測中，從而為癌癥或其他疾病的診斷以及臨床治療提供有效的技術(shù)支持。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴制備了一種高效靈敏的傳感器并將其應(yīng)用于具有致癌作用的亞硝酸鹽的檢測。首先利用電化學沉積法在玻碳電極

2、表面修飾多壁碳納米管（CNTs）摻雜聚3,4-乙烯二氧噻吩（ PEDOT）納米復(fù)合材料（ PEDOT/CNTs），然后在PEDOT/CNTs納米復(fù)合材料修飾電極（PEDOT/CNTs/GCE）表面進一步通過電化學沉積的方法修飾銅鈷雙金屬納米顆粒（ Cu-Co/PEDOT/CNTs）。由于PEDOT/CNTs納米復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性、很高的機械強度、較大的比表面積，因而為銅鈷雙金屬納米顆粒的進一步電沉積提供了良好的基底。將該復(fù)合材料修

3、飾電極應(yīng)用于電化學催化亞硝酸鹽發(fā)現(xiàn)，由于銅鈷雙金屬納米顆粒獨特的結(jié)構(gòu)以及銅鈷的協(xié)同作用，Cu-Co/PEDOT/CNTs納米復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學氧化亞硝酸鹽的性能。在最佳條件下，該復(fù)合材料修飾電極對亞硝酸鹽具有快速的響應(yīng)（2 s以內(nèi)），同時該亞硝酸鹽傳感器具有線性范圍寬、靈敏度高等優(yōu)點，線性范圍為0.5-430μM，檢出限為60 nM。該亞硝酸鹽傳感器具有很高的選擇性，可以在抗壞血酸、苯甲酸鈉、葡萄糖等同時存在的情況下實現(xiàn)對亞硝酸

4、鹽的靈敏檢測。除此之外，該傳感器還具有良好的重現(xiàn)性和長期穩(wěn)定性，室溫下放置30天后，其對亞硝酸鹽的響應(yīng)為最初的96％以上，可以很好地應(yīng)用于實際樣品的檢測。⑵當細胞癌變之后，細胞中的過氧化氫含量會明顯提高，因此實現(xiàn)過氧化氫的定量檢測可以為癌癥的診斷提供支持。本工作構(gòu)建了一個過氧化氫（H2O2）傳感器。首先采用一步法合成了過氧化物模擬酶普魯士藍納米顆粒，然后利用電化學沉積法將3,4-乙烯二氧噻吩（ EDOT）和普魯士藍納米顆粒（PB）修飾到

5、玻碳電極表面。得到的納米復(fù)合材料是由PEDOT包裹的普魯士藍納米顆粒構(gòu)成的。PEDOT薄膜不僅可以對 PB起到很好的保護作用從而確保 PB的高穩(wěn)定性，同時將不同的 PB連接在一起形成具有高比表面積的葡萄狀的復(fù)合材料，從而起到促進電子傳遞的作用。由于 PEDOT優(yōu)異的導(dǎo)電性以及 PB獨特的電催化活性，PEDOT/PB納米材料修飾電極表現(xiàn)出了極好的電化學氧化多巴胺和電化學還原過氧化氫的活性。在最佳條件下，多巴胺傳感器的線性范圍為0.2-18

6、7μM，檢出限為56 nM。同時該傳感器可以在很寬的范圍內(nèi)定量檢測過氧化氫，其線性范圍為0.5-839μM，檢出限為0.16μM（S/N=3）。該傳感器同時具有優(yōu)異的抗干擾性能、良好的再現(xiàn)性和長期穩(wěn)定性，并可以應(yīng)用于實際樣品中過氧化氫的檢測。⑶抗壞血酸在代謝反應(yīng)中起著非常重要的調(diào)節(jié)作用，體內(nèi)缺乏抗壞血酸會引起壞血病，因此實現(xiàn)對抗壞血酸的實際樣品檢測對于監(jiān)測人體健康具有重要的意義。本工作通過簡單溫和的方法成功制備了普魯士藍納米顆粒-多壁碳

7、納米管復(fù)合材料（CNTs-PB），然后通過電化學沉積法將 CNTs-PB和 PEDOT修飾到電極表面制得 PEDOT/CNTs-PB納米復(fù)合材料修飾電極（ PEDOT/CNTs-PB/GCE）并將其應(yīng)用于抗壞血酸的定量檢測。多壁碳納米管管壁可以阻止普魯士藍中離子的流失從而可以對普魯士藍納米顆粒起到很好的保護作用。而PEDOT包裹在碳納米管外，可以將不同的CNTs-PB連接在一起形成一種密集多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，也對普魯士藍起到一定的保護作用，

8、使其更加穩(wěn)定。高的比表面積是該復(fù)合材料的一大優(yōu)點，可以增加電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，同時可以促進電子的傳遞。將該PEDOT/CNTs-PB納米復(fù)合材料修飾電極應(yīng)用于電化學催化抗壞血酸。綜上，該傳感器具有線性范圍寬、靈敏度高等優(yōu)點。該抗壞血酸傳感器的線性范圍為0.3-430.3μM（R2=0.9981），該抗壞血酸傳感器的檢出限為80nM（S/N=3）。還利用標準加入法檢測了血清中的抗壞血酸，回收率在95.6-104.8%之間，相對標準