碳纳米材料负载金属纳米复合物的制备及其用于瘦肉精类分子的电化学传感检测

摘要

“瘦肉精”是一类叫做β-受体兴奋剂类的药物，由于具有提高动物瘦肉率因此而得名，最常见的有克伦特罗(CLB)、莱克多巴胺(RAC)和沙丁胺醇(SAL)，常被一些不法分子用做饲料添加剂饲喂给动物，并通过食物链被人体摄入，会导致人体中毒，严重威胁到公众健康和生命安全。为了保证公众健康，本文致力于将复合纳米材料应用到电化学传感器中实现对猪肉及猪组织中残留“瘦肉精”的快速灵敏检测，同时探讨这类物质在传感界面发生反应的机理。主要有以下几个方面的研究:
　　1.采用自组装方法，先将氧化石墨烯(GO)与羧基化处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)复合得到夹层结构的MWCNTs-GO复合物，然后利用NaBH4作为还原剂，将Pt/Cu双金属纳米粒子负载在夹层结构的MWCNTs-GO复合物上，成功制备出了MWCNTs-rGO/Pt-Cu/Nafion纳米复合物。采用透射电子显微镜(TEM)对不同修饰膜的形貌进行了表征。探讨了其对莱克多巴胺的差分脉冲伏安(DPV)及循环伏安(CV)行为。本文还对该修饰电极检测莱克多巴胺机理进行了探究，结果表明莱克多巴胺在该修饰电极的电化学行为为两电子两质子转移过程。在优化的实验条件下，用该复合膜修饰玻碳电极检测莱克多巴胺显示出很好的抗干扰能力、稳定性及重现性，检测的线性范围为0.033～1.98μmol/L，检测限为1.7nmol/L，用该方法检测猪血清及猪尿样中的莱克多巴胺，回收率达到95.1％～105.8％，表明MWCNT-rGO/Pt-Cu/Nafion复合物修饰电极对实样中莱克多巴胺的检测有很好的潜在应用价值。
　　2.采用自组装方法，将聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)功能化的金纳米(AuNPs)负载于多壁碳纳米管(MWCNTs)-还原型氧化石墨烯(rGO)夹层，涂覆于玻碳电极(GCE)上，成功地制备了纳米复合膜修饰电极MWCNTs-rGO/PDDA-AuNPs/GCE。采用TEM、UV-Vis对不同修饰膜的形貌及结构进行了表征，探讨其对莱克多巴胺(Rac)的循环伏安行为，结果显示MWCNTs-rGO/PDDA-AuNPs纳米复合物对Rac表现出显著的电催化氧化特性。采用差分脉冲伏安法，该复合膜修饰电极对Rac检测的线性范围为0.036～4.5μmol/L，检测下限为6.35nmol/L(S/≥3)，且显示出很好的抗干扰能力、稳定性及重现性。用该方法检测猪血清及猪尿样中的Rac，回收率达到95.4～105.9％，表明该复合膜修饰电极对实际样品中Rac的检测有潜在应用价值。
　　3.采用液相还原法，以0代聚酰胺胺(PAMAM)为模板兼稳定剂，NaBH4为还原剂，HAuCl4为前驱体，制得PAMAM功能化的AuNPs纳米复合粒子(PAMAM-AuNPs)，在此基础上，引入羧基化的多壁碳纳米管(MWCNTs)，利用MWCNTs上羧基和PAMAM-AuNPs纳米复合粒子上氨基的键合作用，以Nafion为分散剂，最后将之组装到玻碳电极(GCE)上，成功地制备了纳米复合材料修饰电极MWCNTs/PAMAM-AuNPs/GCE。采用SEM对不同修饰膜的形貌及结构进行了表征，探讨其对沙丁胺醇(Sal)的差分脉冲伏安(DPV)及循环伏安(CV)行为。在优化的实验条件下，该复合膜修饰电极对Sal显示出很好的抗干扰能力、稳定性及重现性，检测的线性范围为0.035-1.26μM，根据三倍信噪比算得检测下限为1.95nM，用该方法检测猪血清及猪尿样中的Sal，回收率达到94.5-108.8％，表明该复合膜修饰电极对实样中Sal的检测有潜在应用价值。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 “瘦肉精”的概述

1．1．1 “瘦肉精”的简介

1．1．2 常见几种“瘦肉精”的简介及其药理作用

1．1．3 “瘦肉精”的危害

1．1．4 “瘦肉精”的应用现状

1．2 “瘦肉精”检测方法的研究现状

1．2．1 感官鉴别法

1．2．2 免疫分析法

1．2．3 色谱法

1．3 化学修饰电极及其在检测“瘦肉精”中的应用

1．3．1 化学修饰电极的定义

1．3．2 化学修饰电极的应用

1．3．3 化学修饰电极在检测“瘦肉精”方面的应用

1．4 纳米材料及其在化学修饰电极中的应用

1．4．1 纳米材料的概述

1．4．2 金属纳米材料及其在化学修饰电极中的应用

1．4．3 碳纳米材料及其在化学修饰电极中的应用

1．5 本论文拟开展的工作

第二章 MWCNTs-rGO／Pt-Cu／Nafion复合物修饰电极对莱克多巴胺的灵敏检测

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器和试剂

2．2．2 羧基化多壁碳纳米管的制备

2．2．5 MWCNTs-rGO／Pt-Cu／Nafion复合纳米材料修饰电极的制备

2．2．6 样品的前处理

2．3 结果和讨论

2．3．1 传感界面形态和结构的表征

2．3．2 莱克多巴胺在电极表面的电化学行为

2．3．3 pH对氧化莱克多巴胺的影响

2．3．4 莱克多巴胺在修饰电极上的循环伏安特性及氧化机理

2．3．5 富集条件的优化

2．3．6 莱克多巴胺的电化学检测

2．3．7 电极的稳定性及重现性、重复性测试

2．3．8 干扰实验

2．3．9 回收率的测定

2．4 结论

第三章 MWCNTs-rGO／PDDA-AuN-Ps复合膜修饰电极对莱克多巴胺的灵敏检测

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂与仪器

3．2．2 羧基化多壁碳纳米管的制备

3．2．4 MWCNTs-rGO／PDDA-AuNPs复合纳米材料修饰电极的制备

3．2．5 样品的前处理

3．3 结果与讨论

3．3．1 传感界面形态和结构的表征

3．3．2 电化学有效面积的计算

3．3．3 莱克多巴胺在电极表面的电催化氧化行为的探讨

3．3．4 pH对催化氧化莱克多巴胺的影响

3．3．5 莱克多巴胺在修饰电极上氧化机理的探究

3．3．6 莱克多巴胺的电化学检测

3．3．7 电极的稳定性与重现性

3．3．8 干扰实验

3．3．9 分析应用

3．4 结论

第四章 MWCNTs／PAMAM-AuNPs复合物修饰电极对沙丁胺醇的灵敏检测

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂与仪器

4．2．2 羧基化多壁碳纳米管的制备

4．2．4 MWCNTs／PAMAM-AuNPs／Nafion纳米复合物的制备

4．2．6 样品的前处理

4．3 结果与讨论

4．3．1 传感界面形态和结构的表征

4．3．2 电化学有效面积的计算

4．3．3 沙丁胺醇在电极表面的差分脉冲伏安特性

4．3．4 pH对氧化沙丁胺醇的影响

4．3．5 沙丁胺醇在修饰电极上氧化机理的探究

4．3．6 沙丁胺醇的电化学检测

4．3．7 修饰电极的重现性、重复性及稳定性测试

4．3．8 干扰实验

4．3．9 回收率的测定

4．4 结论

结论

参考文献

致谢

附录