基于纳米复合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）是指制备对某一种特定模板分子（目标分子/印迹分子）有特异选择性的聚合物，常被人们形象地描绘为“分子钥匙”的“人工锁”技术。MIT之所以发展如此迅速，主要是因为它有三大优点：构效预定性、特异识别性和广泛实用性。分子印迹聚合物（MIP）膜的开发和应用是现当代分子印迹研究中最具有吸引力的课题之一。印迹膜是具有高选择性和稳定性的人工合成敏感膜，而电化学传感器具有设计简单、好的选择性、灵敏度较高、分析速度快、价格较低廉、操作容易、容易实现微型化自动化等优点，因而将分子印迹膜用作识别元件来制备电化学传感器和生物传感器具有重要的研究意义。
　　本论文研究内容的重点是将纳米材料技术与分子印迹聚合物技术结合起来，成功地制备了一系列以分子印迹基质为敏感元件的电化学传感器，利用DPV、CV、UV、IR、SEM、EIS等技术对分子印迹膜进行了表征和研究，主要研究工作如下：
　　1、以槲皮素（Qu）为模板分子，以吡咯（Py）为功能单体，在的多壁碳纳米管自组装Fe@Au纳米粒，制备了对槲皮素（Qu）具有特异选择性的分子印迹聚合物。利用电化学阻抗光谱（EIS）、差示脉冲伏安法（DPV）、循环伏安法（CV）和紫外光谱（UV）进行了表征。由于多种纳米粒子的存在，增强了电极反应的电子转移速率，且其化学稳定性好，提高了印迹电极的灵敏性。当Qu的浓度在1.0×10-9-5.0×10-6 molL-1范围内，其检测物峰电流与浓度的对数具有良好的线性关系，线性回归方程的是 I(μA)=1.371lgC+9.635(molL-1)。相关系为0.9982，检测下限为0.3nmolL?1（S/N=3）。该印迹传感器的灵敏度高、选择性强、稳定性好，并对实际样品槐花进行了检测。
　　2、采用电聚合方法，在壳聚糖分散的多壁碳纳米管修饰的玻碳电极表面制备了对2,4-D具有特异性识别位点的溶胶-凝胶分子印迹薄膜。用CV、EIS、DPV和SEM对溶胶-凝胶分子印迹膜进行了表征。并且对印迹传感器的选择性，稳定性和重现性进行了研究和探讨。当2,4-D的浓度在1.0×10-9-1.0×10-5 molL-1范围内，其探针分子电流与浓度的负对数具有良好的线性关系，线性回归方程的是I(μA)=-0.979lgC+10.533(molL-1)。其相关系数是 r=0.9957，检测限为0.48 nmolL-1。该传感器可用于草叶和苹果表皮上2,4-D的含量检测，结果令人满意。
　　3、采用分子印迹技术，以日落黄（SY）为模板分子，以丙烯酰胺（AM）为功能单体，在修饰了石墨烯的玻碳电极表面，利用原位电聚合法成功地构建了一种用于检测日落黄的分子印迹电化学传感器。基于SEM、DPV、CV、UV、以及EIS对传感器进行了表征。在1×10-5molL-1~5×10-7molL-1范围内，日落黄的氧化峰电流与其浓度呈良好的线性关系I(μA)=1.552C+8.778×10-7（C:μmolL-1），检测限为下0.18μmolL?1（S/N=3）。传感器选择性好，稳定性强，为检测日落黄提供了一种简单可控的方法。