基于六氰合铁酸盐的化学与生物传感器研究

摘要

本论文的主要研究工作是研制基于普鲁士蓝及其类似物的化学与生物传感器。重点是在化学修饰电极的研制中引入纳米技术，利用电极表面修饰的纳米粒子，提高电极电催化效率、电极和酶之间的电子交换速率。制作纳米增强型普鲁士蓝及其类似物修饰电极，在此基础上构造化学与生物传感器。采用循环伏安技术、线性扫描技术、计时电流法、傅立叶变换红外光谱法、扫描电子显微镜技术对固定的修饰剂进行了性能表征。 制备了表面容易更新的普鲁士蓝掺杂固体石蜡碳糊电极，研究了该电极对过氧化氢的电催化还原及对水合肼的电催化氧化特性。电极对过氧化氢和水合肼的检测线性范围分别为6.4×10-6～2.2×10-4mol/L和1.2×10-6～3.0×10-4mol/L。该电极稳定性高于以电化学法制备PB敏感膜为基础构造的化学修饰电极。 采用溶胶-凝胶法制备了含有纳米普鲁士蓝颗粒的二氧化钛溶胶-凝胶。得到的溶胶-凝胶适合制作印刷型化学修饰电极。制备了纳米普鲁士蓝修饰电极与一次性葡萄糖传感器。纳米普鲁士蓝修饰电极对H2O2的电还原催化性能较常规普鲁士蓝修饰电极显著提高。电极上固载的酶保持了原有的活性，葡萄糖传感器可在低还原电位(-0.05V)下检测人血清中葡萄糖含量。对葡萄糖标准样品检测的线性范围为0.5～24mmol/L，表观米氏常数Km=8.04mmol/L。该传感器的重现性、稳定性好。论文所研究的溶胶-凝胶法可望用于批量制作高灵敏度一次性化学和生物传感器。 以自制印刷碳电极为基底电极，溶胶-凝胶法制备了六氰合铁酸铜(CuHCF)与六氰合铁酸镍(NiHCF)修饰电极。CuHCF修饰电极用于过氧化氢的测定，线性范围1.0×10-6～1.5×10-4mol/L。NiHCF化学修饰电极伏安法检测多巴胺，线性范围5×10-6～1.8×10-4mol/L，安培法检测多巴胺，线性范围2.0×10-6～1.0×10-2mol/L。其中伏安法检测多巴胺，峰电位低，选择性好。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1六氰合铁酸盐修饰电极与传感器

1.1.1普鲁士蓝与六氰合铁酸盐简介

1.1.2化学修饰电极与生物传感器的基本概念与作用

1.2基于六氰合铁酸盐修饰电极的化学和生物传感器研究现状

1.2.1普鲁士蓝化学传感器敏感膜的制备

1.2.2普鲁士蓝在化学修饰电极中的应用

1.2.3其它六氰合铁酸盐在化学、生物传感器中的应用概况

1.3纳米材料概念、特性及制备

1.3.1纳米材料与纳米科技

1.3.2纳米材料的特性

1.3.3纳米材料的制备方法

第二章普鲁士蓝修饰电极化学与生物传感器基本原理

2.1普鲁士蓝修饰电极化学传感器基本原理

2.2生物传感器基本原理

2.2.1葡萄糖氧化酶作用机理

2.2.2生物传感器机理

2.3普鲁士蓝生物传感器基本原理

2.3.1电流型生物传感器机理

2.3.2普鲁士监修饰电极生物传感器机理

2.4小结

第三章普鲁士蓝掺杂固体石蜡碳糊电极

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1化学试剂与仪器

3.2.2工作电极的制作

3.2.3实验方法

3.3结果与讨论

3.3.1 PB/SCPE的CV行为与对过氧化氢、水合肼的催化特性

3.3.2电解质溶液的选择

3.3.3溶液pH的影响

3.3.4扫描速度的影响

3.3.5电极的重现性与稳定性

3.3.6校正曲线

3.3.7干扰实验

3.4过氧化氢与水合肼样品的测定

3.5 小结

第四章纳米普鲁士蓝修饰电极葡萄糖生物传感器

4.1前言

4.2普鲁士蓝纳米粒子的制备与表征

4.2.1试剂 与仪器

4.2.2普鲁士蓝纳米粒子的制备

4.2.3普鲁士蓝纳米粒子的表征

4.3普鲁士蓝纳米修饰电极的制备与电化学表征

4.3.1化学试剂与仪器

4.3.2纳米普鲁士蓝修饰电极与葡萄糖氧化酶电极的制作

4.3.3纳米普鲁士蓝修饰电极测试

4.4葡萄糖传感器的研究

4.4.1化学试剂与仪器

4.4.2 GOD浓度对电极性能的影响

4.4.3工作电压对电极性能的影响

4.4.4响应时间

4.4.5温度对GOD电极的影响

4.4.6 pH值对GOD电极的影响

4.4.7纳米颗粒对传感器电流响应的影响

4.4.8动力学参数

4.4.9干扰实验

4.4.10重现性与稳定性

4.4.11葡萄糖传感器计时安培响应

4.5 分析应用

4.6小结

第五章六氰合铁酸铜和六氰合铁酸镍修饰电极

5.1前言

5.2实验部分

5.2.1试剂与仪器

5.2.2工作电极的制作

5.3结果与讨论

5.3.1六氰合铁酸铜化学修饰电极的研究

5.3.2六氰合铁酸镍化学修饰电极的研究

5.4小结

第六章全文总结

参考文献

致谢

个人简历

申请学位期间的参与科研项目及发表的学术论文