基于贵金属纳米粒子的电化学传感器的构置及其应用

摘要

贵金属纳米粒子因其出色的电催化性能、良好的导电性等优点而在无酶传感器上的应用已成为电化学传感研究的热门方向之一。本论文制备了五种纳米复合材料，构置了五种无酶电化学传感器，建立了检测葡萄糖、N2H4、两种苯二酚异构体、NO2-、多巴胺的新方法。该研究为制备修饰有形貌均一且分散性较好的PtNPs或AuNPs的电催化剂提供了参考，也为开发出高分析性能的无酶传感器提供了借鉴。本论文共分三章，作者的主要贡献如下:
　　1、采用化学还原法将PtNPs负载至修饰有壳聚糖(CS)的Ni(OH)2表面，构置了基于Ni(OH)2/CS/PtNPs的葡萄糖电化学传感器，建立了检测葡萄糖的新方法。用SEM、TEM、EDS对材料的结构、表面形貌、元素组成的研究结果表明，PtNPs被成功修饰到Ni(OH)2表面，且分散性较好。电化学研究表明，该传感器测定葡萄糖的线性范围是3-11000μmol L-1，检出限是0.56±0.03μmol L-1（信噪比为3），灵敏度为64.83±0.12μA(mmol L-1)-1cm-2;
　　以CS为保护剂、联结剂，并将化学还原法制备的PtNPs负载到氧化石墨烯(GO)的表面，构置了基于GO/CS/PtNPs的N2H4电化学传感器，建立了检测N2H4的新方法。用SEM、TEM、EDS以及X射线衍射仪(XRD)对材料的结构、表面形貌、元素组成的研究结果表明，制备的PtNPs呈花状且在GO表面的分散性较好，较好地克服了PtNPs易团聚的弊病。电化学研究表明，该传感器的线性范围是20.0-10000μmol L-1，检出限是3.6μmol L-1（信噪比为3），灵敏度是104.6μA(mmol L-1)-1cm-2。
　　2、将AuNPs沉积到羧基功能化的MWCNTs的表面，构置了基于MWCNT/CS/AuNPs的对苯二酚(HQ)和邻苯二酚(CT)电化学传感器，建立了一种可以同时定量分析HQ和CT的新方法。用TEM、XRD以及EDS对材料的结构、表面形貌、元素组成的研究结果表明，分散性很好的球状的AuNPs被成功修饰到MWCNTs的表面。该传感器对定量HQ和CT的线性范围分别是0.5-1500μmol L-1和5-900μmol L-1，检出限分别是0.17μmol L-1和0.89μmol L-1（信噪比均为3），灵敏度分别是45.53μA(mmol L-1)-1和54.47μA(mmol L-1)-1。与文中引用文献中同时定量分析HQ和CT的无酶传感器相比较，该传感器定量分析HQ的线性范围宽了两个数量级，同时检测HQ和CT的灵敏度均提高了一倍;
　　采用自组装的方法制备了GO-MWCNT/1-pyrenemethylamine/AuNPs，构置了基于此材料的NO2-电化学传感器，建立了检测NO2-的新方法。该传感器的线性范围是2-10000μmol L-1，检出限是0.67μmol L-1（信噪比为3），灵敏度是483.5μA(mmol L-1)-1cm-2。与文中引用的其他NO2-传感器相比较，此方法表现出高灵敏度的优点;
　　采用PDDA为联结剂和自组装的方法，将AuNPs负载到多层结构的GO-MWCNT/MnO2表面，构置了基于GO-MWCNT/MnO2/AuNPs的多巴胺电化学传感器，建立了定量分析多巴胺的新方法。用TEM、EDS以及拉曼光谱对材料的结构、表面形貌、元素组成的研究结果表明，粒径均一的AuNPs被成功地负载到多层结构的GO-MWCNT/MnO2表面。电化学研究表明，该传感器的线性范围是0.5-2500μmol L-1，检出限是0.17μmol L-1（信噪比为3），灵敏度是233.4μA(mmol L-1)-1cm-2。与文中引用的电化学检测多巴胺的无酶传感器相比较，此传感器具有检出限低和线性范围宽了一个数量级的优点。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 贵金属纳米粒子在电化学传感中的应用研究进展

1．1．1 铂纳米粒子在电化学传感中的应用研究进展

1．1．2 金纳米粒子在电化学传感中的应用研究进展

1．1．3 展望

1．2 本论文的研究内容和意义

第二章 基于铂纳米粒子的电化学传感器的构置及其应用

2．1 基于Ni(OH)2／Chitosan／PtNPs的葡萄糖电化学传感研究

2．2 基于GO／Chitosan／PtNPs的肼电化学传感研究

2．3 结论

第三章 基于金纳米粒子的电化学传感器的构置及其应用

3．1 基于MWCNT／Chitosan／AuNPs的对苯二酚和邻苯二酚电化学传感研究

3．2 基于GO-MWCNT／1-pyrenemethylamine／AuNPs的亚硝酸盐电化学传感研究

3．3 基于GO-MWCNT／MnO2／AuNPs的多巴胺电化学传感研究

3．4 结论

结论和展望

参考文献

作者简介及攻读硕士学位期间取得的科研成果

致谢