基于碳纳米粒子的电化学传感器用于检测过氧化氢和亚硝酸盐

摘要

亚硝酸盐(NO2-)和过氧化氢(H2O2)是生态系统中不可缺少的化合物，在食品、环境、医药和工业等领域具有广泛的应用。但是，过量的NO2-或H2O2会导致人体中毒，对环境也具有很大的危害。因此，开发灵敏、准确、简单、快速的技术和方法用于检测亚硝酸盐和过氧化氢显得尤其重要。
　　碳纳米材料作为一种热门材料，因具有生物兼容性好、毒性低、制备简单等优点在电化学传感领域被越来越多的研究人员所青睐。本文基于碳纳米粒子(CNs)构建系列性能优良的电化学传感器，实现了对NO2-和H2O2的灵敏检测，并取得满意结果。主要工作如下：
　　1.基于碳纳米粒子的生物传感器用于检测H2O2
　　利用化学法制备环境友好的碳纳米粒子(CNs)，与多壁碳纳米管(MWCNTs)反应制备出 MWCNTs-CNs复合材料并修饰在玻碳电极(GCE)表面，再用电沉积法将金修饰在电极表面的纳米复合膜上，随后用静电吸附作用固定过氧化物酶，制备出HRP/Au/MWCNTs-CNs/GCE用于检测H2O2。实验表明，H2O2在2.9×10-6~9.8×10-4mol/L的浓度范围内与峰电流值呈良好的线性关系，检出限(3S/N)为4.8×10-7mol/L。该方法灵敏、稳定，分析结果满意。
　　2.壳聚糖/多壁碳纳米管/碳纳米粒子修饰玻碳电极测定NO2-和H2O2的研究
　　将碳纳米粒子电聚合于玻碳电极表面，并将多壁碳纳米管和壳聚糖(CS)保护膜修饰在电极表面构建电化学传感器，用透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)对复合膜进行表征，并进一步探讨了该电化学传感器对NO2-和H2O2的催化性能。结果表明，CS/MWCNT/CNs/GCE对NO2-和H2O2均具有良好的电化学响应，并据此建立了测定NO2-和H2O2的新方法，线性范围分别为5.0×10-6～1.0×10-3mol/L和4.0×10-6~5.0×10-4mol/L，检出限分别为8.9×10-7mol/L和6.6×10-7mol/L。和其他分析方法相比，该方法具有良好的重现性及稳定性。
　　3.基于碳纳米粒子-聚多巴胺-石墨烯的电化学传感器检测NO2-和H2O2
　　用水热法合成以碳纳米粒子，并结合聚多巴胺（PDA）和石墨烯（GO）合成rGO-PDA-CNs复合材料，用扫描电镜(SEM)进行表征。并将该复合材料固定在电极表面制备电化学传感器，用于检测NO2-和H2O2。实验表明，该传感器对NO2-和H2O2的氧化具有良好的电催化作用。在优化实验条件下，测得NO2-和H2O2的线性范围分别为8.0×10-7～1.0×10-3mol/L和1.0×10-6～1.0×10-2mol/L，检出限分别为9.7×10-9mol/L和1.4×10-7mol/L，该传感器在连续扫描100圈后电流仅下降8.09％，具有较好的稳定性，具有潜在的应用价值。
　　4.基于纳米金-碳纳米粒子-Fe3O4的电化学传感器用于检测H2O2和NO2-
　　合成了纳米金、碳纳米粒子和Fe3O4磁性纳米复合材料，用扫描电镜(SEM)、扫描电镜能谱(EDS Mapping)对该复合材料进行表征。并用壳聚糖将该纳米复合材料固定在电极表面，制备电化学传感器，该纳米电化学传感器对NO2-的氧化和H2O2的还原均有良好的催化效果，据此建立检测过氧化氢及亚硝酸盐的新方法。结果表明，H2O2和NO2-分别在8.0×10-7～1.0×10-2mol/L和7.0×10-7～1.0×10-3mol/L的浓度范围内与电流呈良好的线性关系，检出限分别为1.1×10-8mol/L和7.1×10-9mol/L。且该传感器具有良好的重现性和选择性。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1 电化学传感器

1.2 基于纳米材料的电化学传感器

1.3 碳纳米粒子

1.4 碳纳米粒子用于电化学传感器用于检测亚硝酸盐和过氧化氢

1.5 课题的提出及意义

参考文献

第二章 基于碳纳米粒子的生物传感器用于检测过氧化氢

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

参考文献

第三章 壳聚糖/多壁碳纳米管/碳纳米粒子修饰玻碳电极测定亚硝酸盐和过氧化氢的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 结论

参考文献

第四章 基于碳纳米粒子-聚多巴胺-石墨烯的电化学传感器用于检测亚硝酸盐和过氧化氢

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

参考文献

第五章 基于纳米金-碳纳米粒子-Fe3O4的电化学传感器用于检测过氧化氢及亚硝酸盐

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 结论

参考文献

结束语

硕士期间发表及待发表的学术论文

硕士期间发表的会议论文

致谢