荧光素酰肼类化合物Cu2+定量检测电化学传感器的研究

摘要

本论文利用荧光素酰肼类化合物对具有特殊性能的无机纳米材料进行功能改性，旨在实现对水体中的铜离子的痕量检测。本课题分别选择了羧基功能化氧化石墨烯（G-COOH，carboxyl functionalized graphene）、空心二氧化钛微球（TiO2 hollow spheres）以及胶体金纳米粒子作为电化学传感器敏感材料，利用罗丹明B酰肼和荧光素酰肼3,6-二乙酸为探针，通过电化学交流阻抗法对水体中Cu2+进行定量检测。
　　第一部分，采用罗丹明 B酰肼对羧基化氧化石墨烯进行功能改性，构筑电化学传感器对铜离子进行痕量检测。在实验中，采用X射线光电子能谱(XPS)对材料表面的化学结构和元素种类进行分析；并采用电化学检测方法对电极改性过程及检测铜离子过程中电化学性能的变化进行详细考察。结果表明，Cu2+的浓度在0.1 nM-50 nM的范围内该传感器检测Cu2+的最低检测限是0.061 nM。而水体中常见离子如K+，Na+，Ca2+，Ba2+，Co2+，Mg2+，Mn2+，Ni2+和Fe2+对Cu2+检测的干扰性较小；另外，该传感器对水体中Cu2+的检测可以重复10次。
　　第二部分，采用具有优异光降解性能的空心 TiO2微球作为敏感层材料，利用荧光素酰肼3,6-二乙酸对其改性构筑电化学传感器检测 Cu2+。实验中通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对TiO2空心球表面形貌进行观察，采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XRD)对电化学传感器构筑过程中表面元素组成及化学结构进行了考察。并采用电化学检测方法对电极改性前后和检测铜离子过程中电化学性能的变化进行详细考察。研究表明，在Cu2+的浓度在5 pM-1M的范围内该传感器检测 Cu2+的最低检测限是4.29 pM。另外，水体中常见离子如K+，Na+，Ag+，Mn2+，Zn2+，Ni2+，Mg2+和Fe3+等对该传感器检测 Cu2+的干扰作用都是很小。该传感器在UV光照射下，TiO2空心球可以降解荧光素酰肼实现传感器的再生。
　　第三部分，采用具有优良生物相容性、光学性能并具有放大信号作用的金纳米粒子作为电化学传感器的敏感材料，以罗丹明 B酰肼为探针，构筑电化学传感器，检测水体中的Cu2+。通过X-射线光电子能谱对金纳米基体上的罗丹明B酰肼表面元素进行分析，采用电化学交流阻抗法对水体中的Cu2+进行检测，在0.1-50 pM的范围内最低检测限为4.49 fM。该方法构筑电化学传感器步骤少，测试灵敏度高，选择性好。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1 前言

1.2 重金属的危害

1.3 常用重金属离子检测的方法

1.4 电化学交流阻抗谱法及其拟合原理

1.5 电化学交流阻抗传感器技术

1.6 罗丹明酰肼衍生物检测重金属离子

1.7 本论文研究内容及意义

第二章 罗丹明B酰肼功能化氧化石墨烯传感器检测Cu2+

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 荧光素酰肼3,6-二乙酸改性空心TiO2微球检测Cu2+

3.1前言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 罗丹明B酰肼改性金纳米颗粒检测Cu2+

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

附录