基于温度响应型聚合物和环糊精衍生物的酚类电化学传感研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hbl20062
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电化学传感器凭借其独特的便携性、低成本、高灵敏度、快响应时间等优势已经成为分析检测方法中重要的组成部分。然而,普通的电极修饰材料已经无法满足日益增长的检测需求和极端复杂的检测环境,迫切需要开发具有优秀电性能的修饰材料和灵敏度高的电化学传感器。其中,具有优秀温度响应性能的智能聚合物和具有优秀富集性能的环糊精及其衍生材料脱颖而出,成为了新一代功能性电化学传感器的重要支撑材料之一。本文针对这两种先进纳米材料并进一步功能化构建新型灵敏电化学传感器并用于实际样品的检测,丰富了这两种材料在电化学传感领域的应用,开发了针对酚类化合物的新型电化学传感体系,为酚类化合物在传感器上的电化学行为提供了理论支撑。1、基于热敏材料聚苯乙烯-b-(N-异丙基丙烯酰胺)-b-苯乙烯(PS-PNIPAm-PS)成功构建了新型自保护对苯二酚电化学传感器。在低温(<24℃)下,分析物能够在修饰电极上进行氧化还原过程;而聚合物在高温(>30℃)下收缩并积聚,这极大地提高了传感器的电子传递阻力(Rct),因此阻止了氧化还原反应的发生,从而保护了电极免受高温影响并增强了电极的耐热性和稳定性。在最佳条件下,构建的传感器对对苯二酚的线性检测范围为6×10-7-2.35×10-3 M,检出限为4.9×10-7 M。该传感器还成功地用于检测实际样品(自来水和污水)中的对苯二酚。2、基于PS-PNIPAm-PS,羧基化多壁碳纳米管和氨基化石墨烯量子点成功构建了温度响应型对乙酰氨基苯酚电化学传感器。该传感器显示出良好的温度敏感性和可逆性。在低温环境中,聚合物伸展以掩埋碳纳米复合材料的电活性位,而对乙酰氨基苯酚无法通过聚合物实现电子交换,代表“关闭”状态。相反,在高温环境下,聚合物收缩以暴露出电活性位并增大电流,对乙酰氨基苯酚能够正常进行氧化还原反应并产生响应电流,显示出“开启”状态。此外,该传感器具有较宽的检测范围(1×10-7-7.0×10-6 M和7.0×10-6-1.03×10-4 M),检出限低至6.6×10-8 M,这种类似“开关”的传感器为热敏聚合物的应用提供了一个新颖的想法。3、基于热敏嵌段共聚物聚(丙烯酸叔丁酯)-b-(N,N-二乙基丙烯酰胺)-b-(丙烯酸叔丁酯)(t BA-PDEA-t BA),氧化石墨烯和多壁碳纳米管的混合物成功构建了具有温度控制开关的电化学多巴胺传感器。当温度低于26℃,玻璃碳电极上的聚合物会拉伸,复合材料的Rct较大,多巴胺在电极处的电子转移受到强烈阻碍,处于“关闭”状态。在高于38℃时,聚合物收缩,Rct值小得多,多巴胺在修饰电极处电子转移迅速,呈现“开启”状态。在26℃至38℃之间的温度下,聚合物会逐渐收缩并呈“弹簧状”状态,响应电流与温度之间存在线性关系。此外,传感器在6×10-8-4.2×10-6 M和4.2×10-6-1.82×10-5 M浓度范围内对多巴胺的响应呈线性,检出限为4.2×10-8 M。4、基于二硫化钼-碳纳米管@氧化石墨烯纳米带,全巯基-β-环糊精,氨基化石墨烯量子点构建了灵敏的槲皮素电化学传感器。多壁碳纳米管被“解压”以形成碳纳米管@氧化石墨烯纳米带,并在其上成功生长二硫化钼。在最佳条件下,该传感器对槲皮素的检测性能极佳,线性范围为2×10-9-6×10-7 M和6×10-7-1.6×10-6 M,检出限为8.2×10-10 M。传感器还显示出令人满意的稳定性和准确性,可用于实际样品(果汁和蜂蜜)中的槲皮素检测。5、基于石墨相氮化碳-单壁碳纳米管纳米复合材料和还原氧化石墨烯修饰电极,并电沉积环糊精-金属有机框架材料,构建了一种新型的超灵敏吸附型黄芩苷电化学传感器。实验显示,黄芩苷在传感器上的氧化还原过程涉及两个质子和两个电子的转移,并且通过密度泛函理论揭示了反应性位点。在最佳条件下,该传感器对黄芩苷显示出宽的线性范围(1×10-9-3×10-7 M和3×10-7-5×10-7M)和低检出限(4.6×10-10 M),灵敏度为220μA/μM。该传感器还可用于检测实际样品(人血清和熊胆黄芩滴眼药水)中的黄芩素。
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