基于黑磷纳米材料的电致化学发光新体系构建

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本论文通过对黑磷电致化学发光性质的研究,开发出新的电致化学发光体系。主要包括以下三个方面:1.通过液相剥离法结合高速离心合成了黑磷量子点(BPQDs)。通过高分辨率透射显微镜(HRTEM),原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱表征BPQDs的表面形态和厚度,平均尺寸为8.2nm左右。在中性条件下,研究了BPQDs修饰的玻碳电极在Ru(bpy)32+中的电致化学发光(ECL)行为。没有共反应物的情况下,在修饰电极上获得强阳极ECL信号,与空白电极相比,修饰电极上的信号增强了近三个数量级。电化学结果表明BPQDs可以显著催化Ru(bpy)32+的氧化过程,这意味着BPQDs可以作为Ru(bpy)32+的共反应物并与其作用产生很强的光发射。多巴胺可与Ru(bpy)32+的氧化产物反应,并显示出对ECL发射的明显抑制作用。可以在0.1nM-50nM的范围内灵敏地检测多巴胺,检出限为0.022nM。目前的工作表明,BPQDs是一个潜在的ECL平台,并且有望用于制造新型ECL生物传感器。2.在水溶液中,通过液相剥离结合高速离心从BP晶体上剥离出黑磷纳米片(BPNS)。通过TEM,XPS,AFM,拉曼光谱,UV-vis吸收和荧光光谱表征合成的BPNS的形态。合成的BPNS呈现多层结构,横向长度约为300nm,可在380nm发出荧光。制备了BPNS修饰的玻碳电极(BPNS/GCE),在中性条件下,以三丙胺(TPrA)为共反应物,在修饰电极上获得了强阳极电致化学发光(ECL)信号。过氧化氢对阳极ECL信号表现出明显的抑制作用,并且可以被灵敏地检测。在1-1000nM的范围内,ECL强度的降低值与H2O2浓度的对数呈线性关系,检出限为0.96nM(3σ)。所提出的修饰电极具有高灵敏性和良好的稳定性。结果揭示了BPNS在ECL研究中的新特征,以及2D纳米复合材料在ECL传感领域的潜在应用。3.黑磷量子点(BPQDs)可以与Ru(bpy)32+反应产生强阳极电致化学发光(ECL)信号。然而,BPQDs的不稳定性和缺乏功能基团限制了其在ECL生物传感器中的进一步应用。通过将BPQDs镶嵌到苯乙烯-丙烯酰胺(St-AAm)共聚物纳米球中来合成均匀尺寸的BPQDs-St-AAm纳米球(BSAN)。相当数量的BPQDs可嵌入纳米球中,并与Ru(bpy)32+反应生成强阳极ECL信号,与单独的BPQDs产生的信号强度相当。氨基聚合物赋予BPQDs与DNA连接的能力,并可用于制备能灵敏检测溶菌酶ECL适体传感器。所提出的适体传感器在0.1-100 pg mL-1浓度范围内可以对溶菌酶进行灵敏检测,并且具有良好的选择性和稳定性,检出限为0.029 pg mL-1(3σ)。这说明了BP纳米材料的ECL传感应用有望用于检测各种蛋白质。
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