氨基酸及功能化石墨烯负载半导体纳米材料修饰电极的构筑与应用

摘要

电化学分析方法作为分析化学重要的分析测试手段之一，在许多领域得到了广泛关注和应用。电化学传感器作为电化学分析中十分重要的因子，在提高电化学分析方法的灵敏度、选择性和稳定性等方面起到重要作用。化学修饰电极自上世纪七十年代中期问世以来，它拓展了电分析化学家研究的范畴，把注意力从方法学的研究转移至化学修饰电极的构筑，以期提高分析方法的灵敏度、选择性和稳定性。目前，人们往往通过采用新颖的电极修饰材料和别致的电极修饰技术等方式构筑性能优异的化学修饰电极。基于此思路，本文主要采用了氨基酸和功能化石墨烯负载半导体纳米材料作为电极修饰新型改性膜材料，构筑了三种新型电化学传感器并将其应用于农药、西药和中药中活性成分的分析检测，主要研究工作如下： (1) 采用电化学聚合法构筑了一种简单、低成本且环境友好型聚L-鸟氨酸修饰电极（Poly(L-Ornithine)/GCE ）。运用电化学技术系统地研究了噻虫嗪在Poly(L-Ornithine)/GCE上的电化学行为并计算了电极反应过程的动力学参数。据此，推测出了噻虫嗪在该修饰电极上合理的反应机理。此外，采用线性伏安扫描技术（LSV）建立了噻虫嗪的电化学分析方法，得到了较宽的线性范围5.0×10-8-9×10-6mol L-1和较低的检测限1.7×10-8mol L-1（S/N=3）。最后，将所建立的方法成功应用于噻虫嗪实际样品含量的测定，取得满意结果。 (2) 将聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）作为功能化试剂和还原剂，采用一步水热合成法制备 PDDA-GR-MnS 纳米复合材料，将此材料用于修饰玻碳电极，构筑新型伏安传感器：PDDA-GR-MnS/GCE。运用电化学技术研究了咖啡酸在PDDA-GR-MnS/GCE上的电化学行为，通过对pH值和扫描速率影响的研究，推测出了咖啡酸在该修饰电极上合理的反应机理。在最优实验条件下，采用差示脉冲伏安法（DPV）建立了灵敏检测咖啡酸电化学分析方法，其检测线性范围1.0×10-9-4×10-8mol L-1和8.0×10-8-7×10-6mol L-1，检测限达3.3×10-10mol L-1（S/N=3）。最后，将所建立的方法应用于处方药咖啡酸片中咖啡酸含量的测定，得到了令人满意的结果。 (3) 基于工作2思路基础上，同样采用水热合成法制备PDDA-GR-CoS2-MoS2 纳米复合材料。采用滴涂法构筑了电化学感器：PDDA-GR-CoS2-MoS2/GCE，并用于研究圣草次苷的电化学性质和建立电化学分析方法。由于PDDA-GR、CoS2纳米粒子和MoS2纳米片复合物所显示出的协同效应，圣草次苷在该修饰电极上的电化学响应得到显著提升。在最优实验条件下实现了对圣草次苷的灵敏检测，其线性范围2.0×10-9-1×10-6mol L-1，检测限6.7×10-10mol L-1（S/N=3）。最后，对市售柠檬中圣草次苷含量的进行测定，得到了令人满意的结果。

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