超氧阴离子及过氧化氢无酶型电化学传感器的研究

摘要

活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）主要指氧或含氧的高反应活性分子，当生物体内ROS浓度超过正常的生理水平时，将会造成氧化损伤，细胞将会失去其正常的生理功能，引发各类疾病。而超氧阴离子（O2·-）及过氧化氢(H2O2)是ROS的最初来源，因此，检测生物体内的O2·-和H2O2在疾病的诊断和治疗方面意义重大。
　　电化学传感器由于其稳定性好、灵敏度高、响应快速、设备简单、易于操作、价格低廉，能进行在线连续监测等优点，已被应用于生物分析、环境保护、临床医学、食品检测等领域。而电极上的修饰材料与电化学传感器的性能密切相关，所以，为了改善电化学传感器的性能，探求合适的电极修饰材料一直是研究的热门。将纳米材料应用于电化学中，很好的改善了电化学传感器的灵敏度、重现性和稳定性等性能，因此，纳米材料或其复合材料构建的电化学传感器已成为新一代电化学传感器的研究热点。基于以上分析，本文构建了几种电化学传感器，研究内容如下:
　　(1)通过电化学方法将铂纳米粒子(PtNPs)和普鲁士蓝(PB)固定到多壁碳纳米管(MWCNTs)修饰的玻碳电极(GCE)表面成功构建了一种H2O2无酶型电化学传感器。研究了其对H2O2的电催化还原能力。结果表明，在工作电位为-0.05 V时，所制备的传感器对H2O2具有优良的电催化还原能力，响应快，这主要归因于PB、PtNP和MWCNTs三者的协同作用。在5～4205μM浓度范围内，H2O2的还原电流与其浓度呈线性关系，灵敏度为758μA·mM-1·cm-2，检出限为0.30μM（S/N=3）。
　　(2)利用电化学还原法在电极表面沉积相互交错类“丝带状”褶皱结构的石墨烯，再采用脉冲电沉积法在其表面沉积了一层PtRuCu三元合金纳米粒子，成功构建了O2·-无酶型电化学传感器。通过SEM对其进行了表征，并用CV、EIS及i-t研究了其对O2·-的电化学还原性能。结果表明，所制备的传感器由于ERGO与PtRuCu三元合金纳米粒子的协同效应对O2·-的检测具有高的灵敏度，宽的线性范围，好的选择性及重现性等优点。
　　(3)在MWCNTs修饰的GCE表面直接电聚合掺杂电活性物质的聚乙烯二氧噻吩(PEDOT-Fe(CN)64-），并在其表面脉冲沉积金纳米粒子(AuNPs)，成功构建了O2·-无酶型电化学传感器。采用SEM对其的形貌进行了表征，并用CV、EIS和i-t考察了O2·-在该复合材料修饰电极上的电化学行为，并对电极的修饰及O2·-检测条件进行了优化。结果显示，AuNPs/PEDOT-Fe(CN)64-/MWCNTs复合材料不仅有效的降低了O2·-的过电位，而且还增大了的其还原电流。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 活性氧的概述

1．1．1 活性氧的性质及生成方式

1．1．2 活性氧的危害

1．1．3 活性氧的清除

1．1．4 活性氧的检测

1．2 传感器的概述

1．2．1 电化学传感器的原理及分类

1．2．2 电化学传感器的应用领域

1．2．3 超氧阴离子电化学传感器

1．2．4 过氧化氢电化学传感器

1．3 纳米材料在电化学传感器中的应用

1．3．1 碳纳米管在电化学传感器中的应用

1．3．2 石墨烯在电化学传感器中的应用

1．3．3 金属纳米粒子在电化学传感器中的应用

1．3．4 普鲁士蓝在电化学传感器中的应用

1．3．5 聚合物在电化学传感器中的应用

1．4 本课题的研究背景及研究内容

第2章 基于PB／PtNPs／MWCNTs复合材料的过氧化氢无酶型电化学传感器研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验药品

2．2．2 实验仪器

2．2．3 修饰电极的制备

2．2．4 电化学测量

2．3 结果与讨论

2．3．1 修饰电极的电化学性能

2．3．2 修饰电极对H2O2的电化学行为

2．3．3 实验条件的优化

2．3．4 修饰电极的线性范围和检出限

2．3．5 修饰电极的选择性、重现性和稳定性

2．4 本章小结

第3章 基于PtRuCu／ERGO复合材料的超氧阴离子无酶型电化学传感器研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品

3．2．2 实验仪器

3．2．3 修饰电极的制备

3．2．4 电化学测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 修饰电极的形貌表征

3．3．2 修饰电极的电化学性能

3．3．3 不同修饰电极对超氧阴离子的电化学行为

3．3．4 PtRuCu／ERGO／GCE制备条件的优化

3．3．5 PtRuCu／ERGO／GCE检测条件的优化

3．3．6 修饰电极的线性范围和检出限

3．3．7 修饰电极的选择性、重现性和稳定性

3．4 本章小结

第4章 基于AuNPs／PEDOT-Fe(CN)64-／MWCNTs／GCE的超氧阴离子无酶型电化学传感器

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验药品

4．2．2 实验仪器

4．2．3 修饰电极的制备

4．2．4 电化学测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 修饰电极的形貌表征

4．3．2 修饰电极的电化学性能

4．3．3 修饰电极对超氧阴离子的电化学行为

4．3．4 AuNPs／PEDOT-Fe(CN)64-／MWCNTs／GCE制备条件的优化

4．3．5 AuNPs／PEDOT-Fe(CN)64-／MWCNTs／GCE检测条件的优化

4．3．6 修饰电极的线性范围和检出限

4．3．7 修饰电极的选择性、重现性和稳定性

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢