基于贵金属纳米粒子的电化学传感器研究

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随着科技社会进步,人们对生活品质追求越来越高,而伴随经济发展各种环境污染问题日益严重,而醛类是其中一类致癌和致畸形高毒性物质,严重威胁人类健康,所以建立对醛类快速准确分析检测方法就显得很有意义。电化学传感器作为一种全新的检测工具,具有高选择性、高灵敏度及制备简单等优点,且易于实现在线监测和实现快速检测,被广泛应用于生物医学、临床诊断和环境监测等各个领域。纳米尺寸的物质具有与宏观物质所迥异的宏观量子隧道效应、表面效应、量子限域效应和小尺寸效应,因而纳米尺寸的物质具有异于普通材料的磁、电、热、光、力学等性能。纳米技术的介入为电化学传感器的发展提供了丰富多元的变化。本论文采用电沉积贵金属盐的混合液,在常温常压等温和条件下,直接一步制得贵金属纳米修饰电极,对其结构和性能进行了电镜和电化学等方法表征。主要研究内容包括:①基于纳米铂-L-丙氨酸甲醛电化学传感器的构建及研究采用循环伏安电化学方法一步制得球形纳米铂颗粒(Pt NPs)并直接修饰到玻碳电极上,研究了L-丙氨酸在其界面上对甲醛的电催化作用。建立了HCHO的电化学伏安分析新方法。结果表明,甲醛在该传感器上有明显的电化学信号响应,在2.00×10-5~5.50×10-3mol·L-1浓度范围内,甲醛(HCHO)的氧化峰电流与其浓度呈良好的线性关系,检出限为4.20×10-6mol·L-1。同时对实际样品中的甲醛含量做出了准确的检测,构建的HCHO电化学传感器具有选择性好、灵敏度高的特点。②普鲁士蓝/纳米铂复合膜的甲醛传感器的构建及应用构建了基于普鲁士蓝膜(PB)和纳米铂的的甲醛新型电化学传感器。研究了PB-Pt NPs/GCE对甲醛的电催化氧化特性,结果表明,该传感器对甲醛的氧化峰电流与其浓度在3.125×10-5~1.00×10-3mol·L-1范围内呈现良好的线性关系,检测限为7.86×10-6mol·L-1,在此基础上建立了一种电化学法直接测定甲醛的新方法。该电化学传感器制作简单、选择性好、操作简便、稳定性好。③甲醛在纳米金/L-组氨酸膜修饰电极上的电催化氧化采用控制电位电解库仑法一步制得纳米金(Au NPs)并修饰到预处理后的玻碳电极上,在此基础上构建了纳米金/L-组氨酸修饰玻碳电极,结果表明,该传感器对甲醛实现了灵敏检测,其线性范围为5.00×10-5~1.00×10-3mol·L-1,检出限为3.21×10-6mol·L-1。可见,纳米金和L-组氨酸复合膜能协同催化甲醛氧化,加快电子传递速率且修饰电极稳定性好,可作为一种新型检测甲醛电化学方法。④基于纳米银掺杂L-缬氨酸/孔雀绿修饰铂电极的研究利用电化学方法,制备了银掺杂L-缬氨酸/孔雀绿电化学传感器。研究了甲醛在该传感器上的电催化氧化行为,甲醛在该电化学传感器上于+0.10V左右处出现了一个灵敏的峰电流,且峰电流与甲醛浓度在7.00×10-6~5.00×10-3mol·L-1范围内呈线性关系,检出限为5.00×10-7mol·L-1。建立了一种快速、准确检测甲醛的电化学新方法。
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