纳米复合材料修饰电极的制备及对多巴胺、亚硝酸根离子、尿酸的检测

摘要

人体体液中的多巴胺、亚硝酸根离子、尿酸等物质在生命活动过程中起着非常重要的作用，它们含量的异常经常会引起代谢机理的变化。如多巴胺浓度的变化会影响人的神经系统;亚硝酸根离子一方面会导致血红蛋白的氧化，另一方面会促进或抑制多巴胺的释放;尿酸含量异常则会导致系列代谢疾病的产生。本论文结合功能化纳米材料，运用电化学方法实现了多巴胺、亚硝酸根离子、尿酸的灵敏检测，具体工作如下:
　　(1)将氧化石墨烯(GO)滴涂到玻碳电极(GCE)的表面，再通过电沉积方法自组装上已经制备好的离子液体(IL，[BMIM]BF4)-二氧化钛(TiO2)纳米材料，形成了离子液体-二氧化钛/氧化石墨烯(IL-TiO2/GO)复合膜修饰的玻碳电极。采用扫描电子显微镜(SEM)对不同修饰膜的形貌和结构进行了表征，并通过差分脉冲伏安(DPV)和循环伏安(CV)法探讨了不同修饰电极对多巴胺(DA)的电催化活性，发现IL-TiO2/GO/GCE比GO/GCE，TiO2/GO/GCE对DA表现出更高的催化活性。在0.10mol/L的PBS缓冲溶液(pH=6.0)中，该IL-TiO2/GO/GCE修饰电极检测DA的线性范围为8.0×10-9～6.0×10-5mol/L，检测下限达到9.62×10-10mo/L(S/N=3)。此外，IL-TiO2/GO/GCE表现出良好的选择性、重现性和稳定性，已成功用于人体血清样品中DA的检测，其回收率达到98.6％～103.2％。与传统的分光光度法相比较，二者测定结果大致相同。
　　(2)以聚二烯二甲基氯化铵(PDDA)为保护剂和还原剂，结合氧化石墨烯(GO)，制备了立方体银纳米颗粒(C-AgNPs)复合膜，修饰于玻碳电极(GCE)表面，形成C-AgNPs-PDDA/GO/GCE。采用扫描电子显微镜(SEM)对不同修饰膜的形貌进行了表征，探讨了不同纳米复合膜对多巴胺(DA)和亚硝酸根离子(NO2-）的循环伏安(CV)行为，发现C-AgNPs-PDDA/GO复合膜对DA和NO2-表现出显著的电催化氧化活性。采用差分脉冲伏安法(DPV)，发现C-AgNPs-PDDA/GO修饰电极检测DA和NO2-的线性范围分别为0.030～0.300μmol/L、0.300～300.0μmol/L和30.0～2300.0μmol/L，检测下限分别为9.8nmol/L和12.6μmol/L(S/N=3)。且C-AgNPs-PDDA/GO修饰电极具有良好的抗干扰性、重现性和稳定性，可应用于人体血清样品中DA和NO2-的同时测定，回收率分别为97.4～104.2％和98.0～102.8％。与分光光度分析法相比较，两者测定结果一致，说明该修饰电极有潜在的应用价值。
　　(3)将一定比例混合形成的十二烷基苯磺酸钠功能化的氧化石墨烯(SDBS-GO)，修饰在玻碳电极上制备了SDBS-GO/GCE，再通过电沉积自组装上氧化铜-铜(CuO-Cu)，得到SDBS-GO/CuO-Cu/GCE。利用扫描电子显微镜(SEM)考察了GO/GCE、SDBS-GO/GCE以及SDBS-GO/CuO-Cu/GCE修饰电极的微观形貌。由于SDBS-GO与CuO-Cu的协同作用，该SDBS-GO/CuO-Cu/GCE修饰电极对UA具有较好的电催化性能。在0.10mol/L、pH=6.0的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中，该修饰电极对UA在浓度为2.0×10-8～6.0×10-6mol/L和6.0×10-6～166.0×106mol/L范围内呈较好的线性关系，检测下限为1.04×10-8mol/L(S/N=3)。此外，该SDBS-GO/CuO-Cu/GCE修饰电极表现出良好的选择性、重现性和稳定性，可应用于人体血清样品中UA的分析检测，回收率可以达到96.0％～103.8％。与常规的尿酸酶试剂盒法相比较，测定结果基本达到预期的效果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 纳米材料的概述

1．1．1 不同形貌的纳米材料

1．1．2 功能化纳米材料

1．2 多巴胺及其相关物质的检测意义

1．3 多巴胺检测方法的研究现状

1．3．1 常规分析方法

1．3．2 电化学分析方法

1．4 本课题的研究内容及意义

第二章 离子液体-二氧化钛／氧化石墨烯修饰电极对多巴胺的灵敏检测

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器与试剂

2．2．2 离子液体-二氧化钛纳米溶胶材料的制备

2．2．3 修饰电极的制备

2．3 结果与讨论

2．3．1 修饰电极的表征

2．3．2 DA在IL-TiO2／GO复合物上的电化学行为

2．3．3 传感界面的电催化机理

2．3．4 实验条件优化

2．3．5 pH值对DA电化学行为的影响

2．3．6 扫描速率对DA氧化峰电流的影响

2．3．7 分析性能

2．3．8 重现性的测定

2．3．9 干扰物测定

2．3．10 稳定性的测定

2．3．11 实际样品的测定

2．4 小结

第三章 立方体AgNPs-PDDA／GO复合膜修饰电极用于多巴胺和亚硝酸根的同时检测

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器与试剂

3．2．2 功能化银纳米粒子的制备

3．2．3 修饰电极的制备

3．3 结果与讨论

3．3．1 传感界面表征

3．3．2 修饰电极的伏安特性

3．3．3 电催化氧化DA和NO2-

3．3．4 pH值和扫速的影响

3．3．5 多巴胺和亚硝酸根离子的性能测试

3．3．6 干扰物的测定

3．3．7 重现性的测定

3．3．8 稳定性的测定

3．3．9 样品的测定

3．4 结论

第四章 基于SDBS功能化氧化石墨烯／金属氧化物修饰玻碳电极超灵敏检测尿酸

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器与试剂

4．2．2 SDBS-GO复合材料的制备

4．2．3 SDBS-GO／CuO-Cu修饰电极的制备

4．3 结果与讨论

4．3．2 SDBS-GO／CuO-Cu的电化学活性

4．3．3 SDBS-GO／CuO-Cu在电极表面的电化学行为

4．3．4 UA在修饰电极上的DPV特性

4．3．5 条件优化

4．3．6 扫描速率对UA氧化峰电流的影响

4．3．7 分析性能

4．3．8 重现性和稳定性的测定

4．3．9 干扰物的测定

4．3．10 实际样品的测定

4．4 小结

结论

参考文献

附录

致谢