垂直有序二氧化硅納米孔道薄膜電化學(xué)傳感器.pdf

1、人工納米孔道材料是一類具有貫通或封閉納米孔洞的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料。目前，其應(yīng)用范圍已涵蓋DNA測序、藥物負(fù)載、工業(yè)催化和分析傳感等多個領(lǐng)域?？讖酱笮≡诮榭追秶鷥?nèi)、孔道取向垂直于基底的有序二氧化硅納米孔道材料(vertically orderedmesoporous/mesochannel silica，VOMS)，具有比表面積大、孔隙率高、化學(xué)和機(jī)械性能穩(wěn)定、生物兼容性好等特點。二氧化硅孔道表面含有豐富的硅羥基，易于連接各種化學(xué)官能團(tuán)或生物分

2、子，因此在吸附、催化和傳感分析等領(lǐng)域都發(fā)揮了一定作用。此外，由于其孔道取向垂直于基底，孔道中的分析物能與電極表面發(fā)生有效電子轉(zhuǎn)移，為電化學(xué)分析提供可能，因此VOMS成為修飾電化學(xué)傳感電極的重要材料。本論文工作將氧化銦錫導(dǎo)電玻璃(ITO)作為基礎(chǔ)電極，表面修飾VOMS后用于富集和檢測水溶液中的染料分子和硝基苯類化合物。
　　第一章介紹了常見的兩類納米孔道材料，分別為生物納米孔道和人工固態(tài)納米孔道材料，并按組成成分概述了六種人工固態(tài)納

3、米孔道材料的制備方法及應(yīng)用領(lǐng)域;重點闡述了VOMS薄膜的合成機(jī)理、制備方法、表征手段以及應(yīng)用領(lǐng)域。
　　第二章闡述了如何在ITO表面修飾VOMS薄膜，并用于亞甲基藍(lán)(methylene blue，MB)的富集和檢測。本工作首先利用紫外-可見吸收光譜，研究VOMS對MB分子的吸附行為，探究了該過程的動力學(xué)和熱力學(xué)性質(zhì)。結(jié)果顯示，MB在VOMS上的吸附由準(zhǔn)一級吸附動力學(xué)控制，并符合Langmuir吸附等溫線。此外，擬合得到的熱力學(xué)吸附

4、常數(shù)和自由能ΔG，可證明VOMS對MB的吸附是一個熱力學(xué)自發(fā)過程。隨后，利用差分脈）中伏安法檢測吸附于孔道中的MB含量，并在溶液濃度為10nM～1.0μM范圍內(nèi)得到良好線性關(guān)系，檢測限低至4.10nM。
　　第三章介紹了如何將孔道內(nèi)含表面活性劑膠束的VOMS復(fù)合薄膜修飾于ITO表面，并將其用于常見硝基苯化合物的檢測，實現(xiàn)了集萃取/富集和檢測于一體的有機(jī)待測物的電化學(xué)分析。結(jié)果顯示，該傳感器能分別檢測硝基苯(nitrobenzene

5、，NB)，2，4-二硝基甲苯(2，6-dinitrotoluene，DNT)，2，4，6-三硝基甲苯（2，4，6-trinitrotoluene，TNT），3-硝基苯酚(3-nitrophenol，NP)，2，4，6-三硝基苯酚(2，4，6-rinitrophenol，TNP)等五種硝基苯類化合物，且具有較寬的線性范圍和較低的檢測限，其中TNT的檢測范圍為10～1000ppb，檢測限達(dá)到4.97 ppb。此外，通過測量混合溶液的電化學(xué)信