壳聚糖-金属复合物修饰电极制备及其在过氧化氢电化学检测中的应用

摘要

壳聚糖由甲壳素经过脱乙酰化反应而得到,分子中含有自由的氨基和羟基,使得其对许多金属离子、有机物及生物分子等具有螯合或吸附作用,已被广泛的应用于食品、医药、农业和材料科学等领域。近年来,由于壳聚糖优异的吸附性能和良好的成膜性能等特点,壳聚糖修饰电极在传感器中的应用已成为一个研究热点。但是,壳聚糖在中性和碱性水溶液中溶解度较低的缺点限制了其应用范围。本论文首先对壳聚糖进行改性,改善其溶解性能,接着制备出三种改性壳聚糖/金属复合物修饰电极,应用于过氧化氢(H2O2)的电化学检测。主要工作和结论如下:
　　 1.通过壳聚糖与氯乙酸在强碱性条件下反应制备O-羧甲基壳聚糖,再利用恒电位法将羧甲基壳聚糖沉积于玻碳电极的表面,获得了羧甲基壳聚糖修饰电极。将修饰电极置于硫酸铜溶液中吸附铜离子,之后用还原剂进行还原,得到羧甲基壳聚糖/铜复合物修饰电极,并用于过氧化氢的电化学检测。结果表明:过氧化氢响应的线性范围为:1～10000μmol/L,相关系数为:O.9997,灵敏度为:33μA.L·mmol-1·cm-2,检测限为:1μmol/L,(S/N=3)。
　　 2.通过恒电位法将羧甲基壳聚糖沉积于玻碳电极的表面,获得了羧甲基壳聚糖修饰电极。将修饰电极置于硝酸银溶液中吸附银离子,之后用还原剂进行化学还原,得到羧甲基壳聚糖/银复合物修饰电极,并用于过氧化氢的电化学检测。结果表明:过氧化氢响应的线性范围为10～6000～mol/L，相关系数为:O.9999,灵敏度为:37μA·L·mmol-1·cm-2,最低检测限为:1nmol/L。
　　 3.苯胺单体及壳聚糖置于稀盐酸中超声一段时间使其完全溶解,然后于O.9 V的电位条件下在玻碳电极表面恒电位沉积200 s,得壳聚糖/聚苯胺复合物修饰电极。将修饰电极置于氯化钯溶液中吸附钯离子,随后用还原剂进行化学还原,得到壳聚糖/聚苯胺/钯复合物修饰电极,并用于过氧化氢的电化学传感检测。结果表明:过氧化氢响应的线性范围为10～7000μmol/L,相关系数为:O.9998,灵敏度为:46μA·L·mmol·cm-2,最低检测限为:1μmol/L。
　　 另外,上述三种传感器还具有较快的响应速率,较好的稳定性与重复性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 壳聚糖

1.1.1 壳聚糖的性质

1.1.2 壳聚糖在分析检测中的应用

1.1.3 壳聚糖的化学改性

1.2 羧甲基壳聚糖

1.2.1 羧甲基壳聚糖的性能

1.2.2 羧甲基壳聚糖的制备

1.2.3 羧甲基壳聚糖的应用

1.3 化学修饰电极

1.3.1 化学修饰电极的制备

1.3.2 化学修饰电极在分析化学中的应用

1.3.3 化学修饰电极在电化学传感器中的应用

1.4 过氧化氢的化学检测

1.4.1 电化学传感器在过氧化氢检测中的应用

1.5 本论文研究目的、意义及内容

第2章 基于羧甲基壳聚糖/铜修饰电极的过氧化氢传感器的研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂与仪器

2.2.2 可溶性羧甲基壳聚糖的制备

2.2.3 电极的预处理及溶液的配制

2.2.4 修饰电极的制备

2.2.5 过氧化氢的电化学传感检测

2.3 结果与讨论

2.3.1 修饰电极的SEM表征

2.3.2 电化学传感器的电化学特性

2.3.3 实验条件的优化

2.3.4 电化学传感器的性能测定

2.3.5 电化学传感器的检测限及稳定性

2.4 小结

第3章 基于羧甲基壳聚糖/银修饰电极的过氧化氢传感器的研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 仪器与试剂

3.2.2 可溶性羧甲基壳聚糖的制备

3.2.3 电极的预处理及溶液的配制

3.2.4 修饰电极的制备

3.2.5 过氧化氢的电化学传感检测

3.3 结果与讨论

3.3.1 修饰电极的SEM表征

3.3.2 电化学传感器的电化学特性

3.3.3 实验条件的优化

3.3.4 电化学传感器的性能测定

3.3.5 电化学传感器的检测限及稳定性

3.4 小结

第4章 基于壳聚糖苯胺复合物／钯修饰电极的过氧化氢传感器的研究

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1 仪器与试剂

4.2.2 电极的预处理及溶液的配制

4.2.3 修饰电极的制备

4.2.4 过氧化氢的电化学传感检测

4.3 结果与讨论

4.3.1 修饰电极的SEM表征

4.3.2 实验条件的优化

4.3.3 电化学传感器的性能测定

4.3.4 电化学传感器的检测限与重复性

4.4 小结

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文

致谢