卟啉自组装膜电化学表征及其应用研究

摘要

自组装膜 (Self-assembled monolayers，SAMs)是研究表面及界面现象的理想模型，在电子及光学器件、化学传感器、生物传感器、催化等方面都有着广阔的应用前景，是近年来国内外普遍关注的一个前沿热点。卟啉及其金属配合物具有优异的光电特性，它们与生命活动密切相关，在生命体的电子转移过程中发挥着重要的作用，被称为“生命的颜料”。因此，本论文将卟啉与自组装技术相结合，构建了功能化的卟啉单、多层自组装膜，利用多种电化学表征方法，较系统地考察了卟啉类化合物的物理化学特性，卟啉自组装膜对H2PO4-的识别。
　　 有关阴离子识别的研究报道比较多，合成的大多数阴离子识别主体是在有机溶剂中对特定阴离子的识别，但是以卟啉自组装膜为阴离子识别主体的研究非常少，特别是在水溶液中进行对 H2PO4-的识别，H2PO4-离子在环境化学、临床医学、生物化学、药物化学及其他领域中起着非常重要的作用。卟啉组装膜在化学传感、生物传感和生物界面活性研究方面有着巨大的潜力。通过自组装技术将巯基卟啉修饰在金电极表面，研究了 SH-TPP和 TCA-ATP 自组装膜在水体系中对 H2PO4-离子的识别。通过电化学交流阻抗技术、电化学扫描显微镜实验研究了卟啉自组装膜对 H2PO4-的识别现象。卟啉自组装膜可以有选择性的识别 H2PO4-离子，并且加入10倍的其它阴离子不会产生干扰。
　　 采用5，15-二-[4-(6-巯基己氧基)-苯基]-10，20-二苯基卟啉 (trans-PPS2)为研究对象，通过 S-Au 键相互作用，将双巯基卟啉化合物组装在金电极表面，然后再通过 S-Au 键作用组装一层纳米金，继续组装卟啉分子，成功的实现了层层组装，构筑了卟啉分子－金属－卟啉分子的夹心式结构，应用 SECM 技术结合常规电化学方法表征了金电极上的巯基卟啉自组装分子膜，清晰直观地检测到不同膜层状态的表面形貌，并通过交流阻抗技术计算得到了相应的电子转移速率。
　　 在无氧化还原探针的电解液中，采用电化学交流阻抗技术对铜离子介入的硫辛酸自组装膜进行离子渗入研究。在1000-0.2 Hz的低频区域考察了电解液离子的渗入，并用阻抗谱等效电路的阻抗 (RSAM)进行了量化。探索了电极电势和电解液浓度对离子渗入的影响。实验结果表明：电解液中加入铜离子时，RSAM减小近70％；电解液浓度减小10倍时，RSAM增大约2-3倍。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第二章 基于功能化卟啉自组装膜的阴离子选择性识别

第三章 基于对巯基卟啉和纳米金层层自组装膜的制备及其电化学表征

第四章 交流阻抗法研究硫辛酸自组装膜的离子渗入

在读硕士期间发明专利及发表论文

致谢