化学修饰电极测定凝血酶、镉和4-硝基苯酚的新方法研究

摘要

化学修饰电极自20世纪70年代中期问世以来，目前已经发展成为电化学和电分析化学研究最广泛的前沿领域。在传统电化学中只研究裸电极/电解液界面，化学修饰电极突破了这个限制，开启了一个人为设计电极表面结构的新领域。通过在电极表面进行分子剪裁，将具有优良化学性质的功能团有目的地固定在电极表面，赋予电极某种特定的性质，包括化学的、电学的、电化学的、光学的和传输性等，以便高选择性地进行所希望的反应。由于化学修饰电极在定量分析中能够把分离、富集和测定三个过程合而为一，在提高选择性和灵敏度方面体现了独有的优越性，因此其在电分析化学中具有广泛的应用。本文研究了几种化学修饰电极的制备及其用于凝血酶、镉和4-硝基苯酚的测定，探究了电极形成条件，最优反应条件和影响因素，并对反应机理做了初步讨论。主要研究工作如下:
　　 1.基于金纳米信号放大策略的计时库仑型适配体传感器的构建及其应用研究
　　 构建了金纳米信号放大策略的计时库仑型适配体传感器，建立了检测凝血酶的电化学新方法。凝血酶适配体作为识别体和捕获探针将DNA功能化的金纳米自组装在金电极上，运用金纳米能够显著提高适配体传感器的灵敏度。采用六铵合钌作为电化学信号分子，通过静电作用与DNA带负电荷的磷酸骨架结合。在最优条件下，该计时库仑型适配体传感器在凝血酶浓度为0.1×10-9到18.5×10-9molL-1范围内呈现良好的线性响应，检出限为3.0×10-11molL-1。实验结果表明基于金纳米颗粒的信号放大策略提供了一种简单而有效的检测凝血酶的方法。
　　 2.铋-锡复合膜修饰碳糊电极的制备及其对镉离子的测定
　　 采用同位电沉积法将铋离子和锡离子还原在碳糊电极上制备铋-锡复合膜修饰的碳糊电极，并将此电极用于检测镉离子。对检测液的pH值、铋和锡的浓度比例、沉积时间和沉积电位等实验参数进行了优化。在最优条件下，铋-锡复合膜修饰的碳糊电极在镉离子的浓度为0.4到50.0μgL-1范围内呈现良好的线性响应，检出限为0.02μgL-1。该修饰电极拥有高选择性、灵敏性和较宽的线性响应范围，并用于水样中痕量镉离子的检测。
　　 3.石墨烯-金纳米修饰电极的制备及其对4-硝基苯酚的电催化氧化行为研究
　　 采用循环伏安法将氧化态石墨烯和氯金酸电化学共沉积在玻碳电极上制备石墨烯-金纳米复合膜修饰电极，并通过循环伏安法、电化学阻抗、计时库仑法和线性扫描伏安法考查4-硝基苯酚在该电极上的电化学行为。对比裸的玻碳电极和金纳米修饰的玻碳电极，4-硝基苯酚的氧化峰电流在石墨烯-金纳米复合膜修饰的玻碳电极上显著增强。对缓冲液的种类和pH值、沉积量、沉积时间和沉积电位等实验参数进行了优化。在最优条件下，4-硝基苯酚的氧化峰电流与其浓度在3.6×10-8到9.0×10-5molL-1的范围内呈现良好的线性相关性，检出限为1.0×10-8molL-1。该方法可用于水样中4-硝基苯酚的检测。

目录

声明

CONTENTS

摘要

Abstarct

Part Ⅰ Introduction

1．Chemically modified electrodes

1．1 Introduction of chemically modified electrodes

1．2 Fabrication of chemically modified electrodes

1．3 Application of chemically modified electrodes in analytical chemistry

2．Some pollutants and protein

2．1 Thrombin

2．2 Cadmium(Ⅱ)

2．3 4-Nitrophenol

References

Part Ⅱ Main research works

Section 1．Study on the chronocoulometric aptasensor based on gold nanoparticles as signal amplification strategy and its application for determination of thrombin

1．Experamental

2．Results and discussion

3．Conclusions

References

Section 2．Sensitive determination of Cd(Ⅱ) by square wave anodic stripping voltammetry with in situ bismuth and tin modified carbon paste electrode

1．Experimental

2．Results and discussion

3．Conclusions

References

Section 3．Fabrication of graphene-gold nanocomposites by electrochemical co-reduction and their electrocatalytic activity toward 4-nitrophenol oxidation

1．Experimental

2．Results and discussion

3．Conclusions

References

Part Ⅲ Conclusions

致谢

Appendix：Papers published during the graduate