基于普魯士藍復合材料的生物電化學傳感器的制備及分析應用.pdf

1、普魯士藍是一種混合價態(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穩(wěn)定性。在多個領域，普魯士藍都有很大的潛力，并得到廣泛的應用。例如普魯士藍被用于電催化、生物傳感器、化學傳感器、充電電池以及電分析化學等眾多領域。從一定意義上來說，PB可以被看作是結構無序的復合化合物的總稱，這其中包括共沉積或不確定水、吸留離子以及一些可能會水解的亞鐵氰根等。其實，到目前為止，人們對PB結構的認識仍然不夠明確，但是比較統(tǒng)一的觀點是:PB的結

2、構類似于沸石，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，我們運用普魯士藍來制備電化學傳感器，研究其高效的催化性能，以及特殊的結構模擬代替物。PB可以在較低的應用電勢下就達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的干擾。對比于一些難以儲存又昂貴的酶電極，PB的價格便宜且性能優(yōu)越，這促使PB在分析應用上優(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，促進聚苯胺鏈由纏繞狀態(tài)向伸展狀態(tài)轉變，這有利于接下來的鍍層普魯士藍有更多的活性位點，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-普魯士藍氧化酶復合材料電極傳感器。通過廣泛調研和初步研究，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合膜。考察了復合膜的結構和電化學性能，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)等對復合膜性能

4、的影響。MWNTs/IL-PANI/PB復合膜對H2O2的響應十分快速，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復合膜的葡萄糖傳感器的相關性能。實驗結果說明，該葡萄糖傳感器性能優(yōu)異且有實際應用意義。
　　2.我們還利用PB特殊的結構以及它對鉀離子的選擇性通透性設計了一種傳感器作為細胞模擬物研究K+跨膜傳輸過程以及細胞靜息電位的作用機理等。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溶液中，當修飾層內鉀離子濃度高于電解液中的鉀離子濃度時，在濃度梯度作用下，修飾層內鉀離子會不斷向溶液傳輸，相當于細胞內鉀離子向細胞外傳輸，也就是鉀離子通道打開。這是電極的電位不斷電位下降（相當于膜電位不斷減?。瑫r由于普魯士藍結構的電中性需要，溶液中的鉀離子又有往普魯士藍膜內傳輸