多巴胺電極表面可控聚合和幾種電化學(xué)傳感器的研究.pdf

1、修飾電極在開展能源、環(huán)境、材料、生命科學(xué)研究中具有重要應(yīng)用價(jià)值，利用化學(xué)修飾電極進(jìn)行表界面研究已經(jīng)發(fā)展為電化學(xué)研究領(lǐng)域的重要方向之一。本文采用表面修飾方法獲得電極，分為兩個(gè)方面。一方面是對(duì)材料修飾電極界面結(jié)構(gòu)的研究，在基底不銹鋼片上通過電化學(xué)方法聚合一種界面可控的多巴胺聚合膜，并對(duì)聚合膜的形貌，親水性，化學(xué)成分，成膜機(jī)理，防腐性能等進(jìn)行研究。另一方面是對(duì)基質(zhì)修飾電極傳感性能的研究，主要制備了幾種新型基質(zhì)的電化學(xué)生物傳感器，并成功應(yīng)用于底

2、物檢測。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴概述了電化學(xué)聚合、多巴胺聚合膜的優(yōu)越性能，研究進(jìn)展及應(yīng)用前景，另外，概述了生物傳感器的類型、酶的固定方法、納米材料在生物傳感器中的前景及應(yīng)用，最后，概述了實(shí)驗(yàn)中使用到的表征方法，并提出課題。⑵研究了在316不銹鋼基體表面上利用電化學(xué)聚合制備的聚多巴胺膜的形貌、化學(xué)組成、成膜機(jī)理及防腐性能。實(shí)驗(yàn)中通過控制循環(huán)伏安掃描圈數(shù)，制備了不同厚度的聚多巴胺膜，并通過橢圓偏光儀、接觸角測量儀(CA)、FTIR

3、、SEM、XPS等各種表征手段，對(duì)所得聚合膜涂層的親水性、化學(xué)組成、形貌進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)該聚合物是親水親油的材料，表面呈圓形或橢圓形顆粒，形成“島狀”分布于基底表面。之后探討電聚合機(jī)理，證明多巴胺在氧化聚合過程發(fā)生了氨基的分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)，并且環(huán)化產(chǎn)物又能被氧化還原。最后利用電化學(xué)測試考察并驗(yàn)證了所制備膜層在模擬海水即3.5％ NaCl溶液中有優(yōu)異的抗腐蝕性能，并且能保持中長期穩(wěn)定性。⑶設(shè)計(jì)了一種靈敏的分子印跡電化學(xué)傳感器，通過在模板分子

4、黃曲霉毒素B1存在下對(duì)氨基苯硫酚修飾的金納米粒子的電聚合來實(shí)現(xiàn)對(duì)黃曲霉毒素B1(AFB1)的檢測。模板分子的萃取導(dǎo)致分子印跡的產(chǎn)生，并且能夠通過AFB1與苯胺類組分π-π作用來專門識(shí)別AFB1。該傳感器檢測AFB1的性能主要是通過線性掃描伏安法來表征，以鐵氰化物溶液作為氧化還原探針，由于p-摻雜效應(yīng)，當(dāng)AFB1濃度增加時(shí)，電子轉(zhuǎn)移速率也隨之增加。該分子印跡傳感器具有線性范圍廣(3.2 fM到3.2μM)，檢測限低(3 fM)。從結(jié)合其他

5、黃曲霉毒素以及赭曲霉素A的選擇性研究來看，它對(duì)于AFB1具有良好的選擇性。⑷制備了一種基于交叉型電極(interdigitated electrodes)的電導(dǎo)型生物傳感器，這種傳感器是以新型的含氟功能化金納米粒子(PF-HEG-Au NPs)作為基質(zhì)并用于檢測尿素。首先根據(jù)檸檬酸鈉法合成金納米粒子，這種金納米粒子的平均直徑大約為14 nm。然后用（11-巰基十一烷基）六（乙二醇）(HEG)和1H，1H，2H，2H-全氟十二烷硫醇(PF

6、)官能化金納米粒子。用透射電子顯微鏡、紫外-可見分光光度法、紅外光譜對(duì)這種含氟功能化的金納米粒子進(jìn)行一系列的表征。然后脲酶與這種含氟功能化的金納米粒子混合，在戊二醛蒸氣的作用下交聯(lián)在交叉型電極的表面，測定尿素底物的電導(dǎo)響應(yīng)。相比于使用金納米粒子修飾的傳感器獲得的靈敏度（91μS/mM）和檢測限（2μM），使用這種(PF-HEG-Au NPs)納米粒子修飾的傳感器，獲得了非常高的靈敏度和非常低的檢測限，分別為198μS/mM，0.5μM，

7、而在電極上直接偶聯(lián)酶的傳感器靈敏度只有3μS/mM，檢測限為100μM。這充分體現(xiàn)了所制備新型電極的優(yōu)越性能。當(dāng)電極儲(chǔ)存在4℃的PBS緩沖溶液(5 mM， pH6.7)中時(shí)，這種新型傳感器能穩(wěn)定保存超過12天。⑸制備了一種以新型沸石材料(ETS-10)作為基質(zhì)的電導(dǎo)傳感器，這種傳感器以ETS-10和Ag-ETS-10作為基質(zhì)材料，固定脲酶并用于檢測尿素。首先合成ETS-10，Ag-ETS-10這兩種沸石材料，通過XRD，SEM等進(jìn)行表征