两种MOFs复合材料修饰电极的制备及其分析应用

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近年来,金属有机框架(MOFs)材料因其优秀的多孔特性,被广泛应用于气体的吸附与分离、催化、电分析等领域。本文将着重研究MOFs材料的光、电化学性质,将MOFs材料应用于光、电化学分析传感领域,制备基于MOFs材料的新型光、电化学传感器,并考察所制备的传感器性能。在MOFs材料的选用上,本文主要选择两种研究较多的MOFs材料:ZIF-8和Ui O-66(NH2)。利用ZIF-8的多孔性质以及Ui O-66(NH2)的光、电性质,制备出不同的电、光电化学传感器,实现对氯离子、癌胚抗原(CEA)等物质的定量检测。研究内容及相关结果如下:(1)将银纳米粒子(Ag NPs)修饰到ZIF-8的孔道中,制备了一种新型的Ag NPs/ZIF-8复合材料,并将其修饰于玻碳电极(GCE),实现对氯离子的电化学检测。由于ZIF-8与Ag NPs的协同作用,Ag NPs/ZIF-8/GCE对氯离子表现出良好的性能。为了验证Ag NPs/ZIF-8/GCE传感器的的性能,本章还制备并研究了Ag NPs@ZIF-8(ZIF-8包覆Ag NPs)和Ag NPs-on-ZIF-8(Ag NPs负载在ZIF-8表面)两种不同负载方式的复合材料的电化学活性。通过对比,发现Ag NPs/ZIF-8对氯离子具有最佳的分析性能。在最佳实验条件下,该传感器具有良好的稳定性、重现性和选择性,线性检测范围为5-4000μmol dm-3,最低检测限为0.61μmol dm-3(S/N=3)。该传感器已成功应用于人血清中氯离子的测定。(2)采用滴涂法和化学浴沉积法,制备了一种用于癌胚抗原(CEA)定量检测的基于Ui O-66(NH2)负载Ag2S的无标记型光电化学(PEC)免疫传感器。在可见光照射下,Ag2S/Ui O-66(NH2)/FTO电极由于Ag2S与Ui O-66(NH2)之间存在级联带隙,不仅有利于电荷转移,而且有效地促进了e-/h+对的分离,在对CEA的检测中显示出较高的光电流强度。此外,还研究了Ui O-66(NH2)的修饰浓度、Ag2S的沉积厚度以及外加电位对光电流强度的影响。在最佳实验条件下,所制备的PEC免疫传感器具有良好的稳定性、重复性和选择性,线性范围为1 pg m L-1-1μg m L-1,检测限为0.9 pg m L-1(S/N=3)。该将PEC免疫传感器应用于人血清CEA的检测,取得了满意的结果。
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