纳米材料修饰的分子印迹电化学传感器的研制

摘要

分子印迹技术(MIT)是指制备对某一特定目标分子（模板分子/印迹分子）具有特异选择性的聚合物，即分子印迹聚合物(MIP)。由于分子印迹聚合物它具有构效预定性，而且对目标分子具有特异的识别性和实用性，所以它在多个领域具有广泛的应用。另外，碳纳米管具有很好的体积效应、表面效应和量子效应，使其在材料、催化、传感领域得到了广泛的应用。金属纳米粒子具有量子尺寸效应、表面效应、量子隧道效应，因此可以作为构建功能化纳米结构的一种理想材料。将碳纳米管、金纳米粒子、分子印迹技术的这些优势结合起来应用在传感器制备中，所制得的传感器可以对环境中的许多物质进行快速、灵敏、高选择性的检测。
　　本研究主要内容包括：⑴通过表面自组装法以及电聚合的方法成功构建了Cu2+印迹电化学传感器，并利用循环伏安法与差示脉冲法对Cu2+印迹电化学传感器的电化学性能以及选择性等进行了探究。实验结果表明，电极表面修饰了纳米材料的功能层大大地增加了传感器的灵敏度；同时印迹聚合薄膜上存在许多与Cu2+空间结构相匹配的结合位点，使得该传感器对Cu2+具有良好的选择性。在5×10-10~1×10-6 mol L-1浓度范围内峰电流与Cu2+浓度的对数表现出了良好的线性关系，其线性回归方程为Ip=-10.24LgC－199.9(Ip:μA, C:mol L-1)，相关系数为0.9923，检出限达1.67×10-10 mol L-1(S/N=3)。同时，所制备的Cu2+印迹电化学传感器可以用于自来水样中Cu2+的检测。⑵以四氨基苯硫酚(p-ATP)作为功能单体，甲基对硫磷(MP)作为模板分子，通过电聚合的方法在多壁碳纳米管负载金纳米粒子修饰的玻碳电极表面成功地制备了甲基对硫磷(MP)分子印迹电化学传感器。借助循环伏安法(CV)和电化学阻抗法(EIS)以及差示脉冲法(DPV)等方法对传感器的印迹效果进行了表征。实验结果表明，利用电聚合的方法制备甲基对硫磷(MP)分子印迹电化学传感器来检测甲基对硫磷(MP)是可行的。同时发现，在1×10-8~1×10-5mol L-1浓度范围内甲基对硫磷(MP)浓度的对数与其峰电流呈现良好的线性关系，线性回归方程为Ip(μA)=47.82+4.178 LgC(mol L-1)，相关系数为0.9941，检测限为3.3×10-9 mol L-1(S/N=3)。最后，利用所制备的传感器对黄河水样中的甲基对硫磷(MP)进行了加标回收率的测定，效果良好。与其他方法相比，该方法无需提前进行预处理，选择性好、灵敏度高、重现性好，为分析检测甲基对硫磷(MP)分子提供了一种非常有效的方法。⑶以2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)作为模板分子，邻苯二胺与间苯二酚作为双功能单体，在多壁碳纳米管修饰的玻碳电极表面通过电聚合的方法制备了2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)分子印迹电化学传感器。由于该传感器结合了多壁碳纳米管与双功能单体分子印迹聚合物的优势，因此对2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)分子显示了高的灵敏度和选择性。在最优化条件下，2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)的浓度在7.3×10-9~2.96×10-7 mol L-1浓度范围内与印迹膜的峰电流呈现良好的线性关系，线性回归方程为Ip(μA)=21.15+0.0191C(mol L-1)，相关系数为0.9867，检测限为2.43×10-9mol L-1(S/N=3)。最后，利用所制备的传感器对番茄表面的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)进行了加标回收率的测定，效果良好。

目录

声明

西北师范大学研究生学位论文作者信息

第一章 绪论

1.1 分子印迹技术

1.2 分子印迹电化学传感器

1.3 纳米材料在分子印迹电化学传感器中的应用

1.4 纳米材料修饰的分子印迹电化学传感器在环境分析中的应用

1.5论文的整体构想与研究内容

参考文献

第二章 基于金纳米材料修饰的Cu2+印迹电化学传感器的研制

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 结论

参考文献

第三章 基于多壁碳纳米管负载金纳米粒子修饰的甲基对硫磷分子印迹电化学传感器的研制

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3结果与讨论

3.4 结论

第四章 基于多壁碳纳米管修饰的2,4-D双功能单体分子印迹电化学传感器的研制

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

参考文献

攻读硕士期间论文发表及研究成果

致谢