納米電極界面功能膜的構建及其應用研究.pdf

1、電極表面的化學修飾,對電化學反應產(chǎn)生重要的影響。從化學狀態(tài)上控制電極表面結構,通過對電極的表面修飾賦予其預定的功能,使之按照人們的意圖有選擇性地進行所期望的反應。通過化學修飾,可以加快電極反應速率、提高測定方法的選擇性和靈敏性。因此,化學修飾電極已成為電化學分析研究的關鍵之一。由于納米材料特有的納米尺度、電子結構和表面拓撲缺陷,使其表面存在較多的活性點,具有許多不同于體相材料的特性。利用這些材料獨有的特性制成的修飾電極,電極響應較傳統(tǒng)電

2、極大大增強,表現(xiàn)出許多奇特的電化學性能。因此,將納米技術與電分析化學相結合,構建納米電極功能膜,探索異構體的同時電化學測量和生物樣品的電分析,將為電分析和電化學研究提供一種新的思路。此外,隨著納米技術的發(fā)展,電分析化學將更加深入地融入到生命科學領域。
　　 本文在基體電極表面進行化學修飾,構建了納米功能膜電極,用以實現(xiàn)結構相近的多組分的同時電化學測量和生物樣品的電分析。全文由以下三個部分組成。一.碳納米管復合聚對氨基吡啶修飾電極

3、伏安法同時測定氨基酚異構體的研究以玻碳電極為基體,單壁碳納米管復合聚對氨基吡啶為修飾劑,制備了功能性碳納米管復合聚對氨基吡啶修飾玻碳電極(SWNTs/POAP/GCE)。利用掃描電子顯微鏡(SEM)和電化學方法來表征電極界面,用循環(huán)伏安法、線性掃描法研究了氨基酚異構體(aminophenolisomers)在該電極上的同時電化學響應。實驗結果表明,SWNTs/POAP/GCE對間、鄰、對氨基酚的電氧化反應具有良好的電催化活性和分子識別性

4、,其氧化峰電位分別為0.4V、-0.017V和-0.135V。相鄰峰電位差分別為417mV和118mV,實現(xiàn)了三者的同時測定,并能顯著提高電化學測定的靈敏度。在最佳實驗條件下,三個氨基酚異構體的氧化峰電流與其濃度在一定的范圍內(nèi)呈良好的線性關系。該電極具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性,可以用于生態(tài)環(huán)境中氨基酚的測定。二.嵌入式超薄碳糊固載碳納米管復合血紅蛋白電極的直接電化學和電催化性質(zhì)將血紅蛋白(Hb)固載于碳納米管上,以硅溶膠-凝膠為載體,制成

5、碳納米管復合血紅蛋白溶膠凝膠膜(Hb+SWNT+Sol-gel)。掃描電子顯微鏡(SEM)和電化學交流阻抗(EIS)表征電極,結果顯示薄膜均勻連續(xù),Hb保持其原始的二級結構,Sol-gel對Hb的固載,沒有破壞其天然結構。該修飾膜在嵌入式超薄碳糊電極(IUTCPE)表面實現(xiàn)了Hb的直接電化學,該膜對H2O2展示出良好的催化還原特性,在不加任何媒介體的情況下顯示出對H2O2測定的高靈敏度。在最佳實驗條件下,H2O2濃度在1.0×10-5～

6、7.0×10-3mol/L范圍內(nèi)與電流響應呈線性關系,檢測限為3.7×10-6mol/L(S/N=3)。該電極具有靈敏度高、重現(xiàn)性好、穩(wěn)定和易于制作等特點。三.嵌入式超薄碳糊前驅(qū)膜固載dsDNA修飾電極的構筑及dsDNA與小分子相互作用的研究以鎳鉻合金為基體、嵌入超薄碳糊為前驅(qū)膜,制備了碳納米管復合殼聚糖固載dsDNA修飾超薄碳糊電極(dsDNA/SWNTs+CHI/IUTCPE)。電子掃描顯微鏡和電化學交流阻抗譜用來表征修飾電極的表面

7、形貌。dsDNA在電極表面的有效固定,對傳感器的分析性能有很大的影響。實驗結果證明該納米量級的多孔殼聚糖膜能有效地將dsDNA固定于其表面。
　　 1.研究了該電極上dsDNA與亞甲基藍(MB)的相互作用。采用循環(huán)伏安(CV)法系統(tǒng)地研究了固定在殼聚糖(CHI納米薄膜上的dsDNA與亞四基藍(MB)之間的相互作用。實驗結果表明,在pH6.0～7.4范圍內(nèi),MB在DNA修飾電極上的峰電位隨pH的增加而向負方向移動。MB與DNA之間