基于CdS-PAMAM量子點薄膜電化學發(fā)光傳感器的構建及性能.pdf

1、電化學發(fā)光(ECL)是化學發(fā)光與電化學技術相結合的產(chǎn)物，以其靈敏度高、線性范圍寬、儀器設備簡單、操作方便、分析快速和容易實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，而成為電分析化學中一個十分活躍的研究熱點。近年來，量子點(quantum dots，QDs)由于具有獨特的光學、電化學和電致化學發(fā)光特性已受到廣泛的重視，而利用量子點構建電化學發(fā)光傳感器則是量子點的重要應用之一，其特點是響應靈敏高，速度快且選擇性好。但是量子點的性質以及傳感器的組裝方式都會對傳感器的穩(wěn)

2、定性和電化學發(fā)光強度產(chǎn)生很大影響。因此，采用有效方法提高量子點的電化學發(fā)光強度和穩(wěn)定性對于構建半導體納米材料的電化學發(fā)光傳感器至關重要。本文采用枝狀聚合物聚酰胺-胺(PAMAM)模板法合成得到均勻而分散的CdS-PAMAMQDs，并利用PAMAM大量的活性基團將CdS-PAMAM QDs有序而牢固的組裝到電沉積納米金(GNPs)膜表面，得到基于CdS-PAMAM/GNPs膜電極，考察經(jīng)GNPs、CNTs和PAMAM修飾后傳感器的電化學發(fā)

3、光性能。主要研究工作及研究結論如下:
　　 第一部分，CdS-PAMAM QDs的合成。以枝狀聚合物PAMAM為模板，制備了均勻、分散且水溶性的CdS-PAMAM QDs，并采用透射電子顯微鏡(TEM)對量子點的形貌進行了表征，通過紫外吸收光譜和熒光發(fā)射光譜考察了量子點的吸光和發(fā)光性質。實驗結果表明，枝狀聚合物高度支化的結構以及分子內可容納納米粒子的空腔，可以很好地控制CdS納米粒子的生長，以PAMAM為模板合成的CdS-PAM

4、AM QDs，粒徑均勻，粒子大小約4nm，并具有很好的分散性和穩(wěn)定性。由于PAMAM對CdS量子點表面修飾和鈍化作用，消除了其表面缺陷，改善了CdS量子點的發(fā)光性能，使發(fā)射峰形對稱，發(fā)光強度增強，峰位藍移。此外，PAMAM表面的活性基團，能夠增加量子點在水中的溶解性及生物相容性，更有利于量子點的實際應用。
　　 第二部分，CdS-PAMAM/GNPs/Au電化學發(fā)光傳感器的構建及其性能。采用直接電沉積的方法將GNPs修飾到電極上

5、，然后再將CdS-PAMAM QDs組裝到GNPs膜上，得到CdS-PAMAM/GNPs/Au電極。采用掃描電鏡(SEM)和循環(huán)伏安(CV)等技術考察了組裝過程中該膜電極的表面形貌及電化學性能。考察了CdS-PAMAM/GNPs/Au電極在K2S2O8（共反應劑）的PBS(pH=7.4)中的電化學發(fā)光行為，并優(yōu)化了實驗條件。結果表明，電沉積GNPs與PAMAM的協(xié)同作用，促進了電極的電子轉移能力，有利于量子點與共反應試劑K2S2O8反應

6、的發(fā)生，從而使其電化學發(fā)光強度大大地增強，而直接電沉積技術結合PAMAM表面活性基團與納米金鍵合作用，不僅使電極組裝方法簡單易行，且有更好的電化學發(fā)光穩(wěn)定性。將該CdS-PAMAM/GNPs膜ECL傳感器用于多巴胺的檢測，具有選擇性好、靈敏度高及線性響應范圍寬的特點，其線性響應范圍為0.05-10μM，檢測限達0.012μM，用于實際樣品檢測，得到了滿意的結果。
　　 第三部分，CdS-PAMAM-CNTs/GNPs膜的組裝及其

7、電化學發(fā)光增強作用。碳納米管(CNTs)具有化學穩(wěn)定性好，導電性強等特點，應用于電化學發(fā)光，可以有效地降低電化學發(fā)光的初始電位，增強電化學發(fā)光強度。為此可利用碳納米管的優(yōu)良特性將CdS-PAMAM/GNPs/Au電極的ECL性能作進一步的提升。本實驗用碳納米管對CdS-PAMAM QDs作進一步修飾，得到CdS-PAMAM-CNTs QDs，并將其用于構建了CdS-PAMAM-CNTs/GNPs/Au電極。實驗考察了該傳感器的電化學發(fā)光

8、行為，探討了碳納米管對CdS-PAMAM QDs的電化學發(fā)光增強作用的機理。實驗結果表明，CdS-PAMAM-CNTs/GNPs/Au電極的電化學發(fā)光強度較CdS-PAMAM/GNPs/Au電極進一步增強，且ECL的初始電位和峰電位均發(fā)生了正移，這表明碳納米管不僅有效的增加了電極比表面積，增強了電極的電子傳導能力，還降低了電化學發(fā)光電位，更有利于量子點發(fā)光反應的發(fā)生，從而產(chǎn)生更強的電化學發(fā)光信號。CdS-PAMAM-CNTs/GNPs/

9、Au電極對多巴胺有更靈敏的響應及更寬的線性響應范圍，在0.04-150μM濃度范圍內有很好的線性關系，檢測限達0.008μM。
　　 總之，枝狀聚合物模板法可以得到高質量的CdS-PAMAM QDs，而基于CdS-PAMAM QDs的電化學發(fā)光傳感器具有良好的電化學發(fā)光行為，在電沉積GNPs、CNTs和PAMAM的協(xié)同作用下，CdS-PAMAM QDs的ECL性能有明顯的提升。研究結果為構建基于量子點薄膜的電化學發(fā)光傳感器提供了