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电化学传感分析可实现对目标物的高效、灵敏和特异性检测,具有易于操作、运行成本低、响应迅速、易微型化等优点,因而得到了人们的广泛关注。药物小分子(如黄酮类药物、神经递质类、嘌呤类等)对于研究生命现象和药物开发的过程具有重要意义。众多科研工作者利用药物小分子的电化学活性,采用电化学方法研究了药物小分子在人体生理活动中的作用。例如,抗坏血酸(AA)在癌症预防和免疫医疗发展中起重要作用;多巴胺(DA)是一种重要的神经递质,作为脑细胞之间的信使,参与中枢神经、认知和情绪等系统的运转;尿酸(UA)是嘌呤核苷酸代谢分解的最终产物,当血液中的尿酸过高时,可能导致痛风和肾衰竭等疾病。这些药物分子不仅在人体的生理和新陈代谢功能中发挥重要作用,而且在疾病诊断中也起着重要作用。另外,水果和蔬菜中富含植物多酚类化合物——类黄酮(如芦丁、槲皮素和木犀草素),其具有多种生化和药理作用,包括抗氧化、自由基清除、抗炎和抗癌等作用。AA、DA、UA、芦丁、槲皮素和木犀草素在人体的生理活动中起重要作用,对于疾病的预防和治疗起重要作用,因此在生命体液和药物中对其进行定量检测具有重要意义。因药物小分子和生物小分子在传统基底电极上电子转移速度较慢,定量分析的灵敏度不能满足生产需要,一般使用化学修饰电极改善峰形、提高灵敏度和降低检测限。大量研究表明,纳米复合材料修饰电极能显著提高电化学传感器的灵敏度、选择性和稳定性。纳米复合材料当中沸石咪唑酯骨架化合物(ZIFs)基衍生纳米复合材料具有比表面积和孔体积大、丰富的分级孔结构和导电性能好等优点,在电极修饰材料的应用中具有良好的前景。本文以ZIFs为原料或前驱体,引入氮掺杂石墨烯、三维还原氧化石墨烯气凝胶、金纳米颗粒和单壁碳纳米角,制备纳米复合材料并用于电极修饰材料,以提升修饰电极的导电性,增大修饰电极界面比表面积和孔体积。本论文的主要研究内容和结论如下:1.使用锌基沸石咪唑酯骨架化合物(ZIF-8)衍生的氮掺杂多孔碳和氮掺杂石墨烯纳米复合材料作为电极修饰材料,修饰于玻碳电极(GCE)表面,构建了一种同时测定AA、DA和UA的电化学传感器。通过SEM、TEM、XPS、XRD和FT-IR等手段表征纳米复合材料的形貌与结构。进一步优化富集时间、富集电位和缓冲溶液pH值等实验条件,在最佳实验条件下该电化学传感器对AA、DA和UA的检测范围分别为0.01?15.0 mmol/L,0.08?350.0μmol/L和0.50?100.0μmol/L,检测限分别为1.99μmol/L(3?),0.011μmol/L(3?)和0.088μmol/L(3?)。所构建的电化学传感器具有良好的重现性、抗干扰性和稳定性,可用于人体尿液中AA、DA和UA的测定,回收率在100.2%至102.0%之间。2.通过水热法合成了三维还原氧化石墨烯水凝胶(3D rGH),在3D rGH上原位生长(in suit)钴基沸石咪唑酯骨架化合物(ZIF-67),再经过冷冻干燥,制备得到三维还原氧化石墨烯气凝胶负载ZIF-67(ZIF-67@3D rGA)纳米复合材料。采用SEM、TEM、FT-IR、XPS、XRD和TGA等表征手段,对ZIF-67@3D rGA纳米复合材料进行形貌和结构的考察。ZIF-67原位生长于3D rGA中,同时支撑起3D rGA的孔洞结构,所得的ZIF-67@3D rGA纳米复合材料表现出联通多孔结构和高比表面积的特性。进一步将该纳米复合材料用于修饰离子液体碳糊电极(Nafion/ZIF-67@3D rGA/CILE),该修饰电极对芦丁表现出良好的电化学响应,该芦丁电化学传感器的检测范围为0.05?200μmol/L,检测限为0.028μmol/L(3?)。本方法对芦丁片剂样品进行分析,得到了令人满意的结果。3.通过直接沉淀和外延生长法合成了具有核-壳结构的双金属ZIFs材料(ZIF-8@ZIF-67),进一步直接碳化制备得钴纳米颗粒负载的氮掺杂碳纳米管空心多面体(Co@NCNHP)。在Co@NCNHP上将氯金酸还原为金纳米颗粒,制备得金-钴双金属负载的氮掺杂碳纳米管空心多面体(Au-Co@NCNHP)。所得的纳米复合材料通过TEM、SEM、XRD、XPS、Raman和FT-IR等表征手段考察其形貌与结构,并将该纳米复合材料用于修饰GCE。Au-Co@NCNHP/GCE对槲皮素的氧化还原反应表现出良好的电化学响应,这归因于金和钴双金属纳米颗粒以及氮掺杂碳与空心多面体的协同作用。在最佳条件下氧化峰电流与槲皮素的浓度呈现两个分段线性范围(0.05~35.0μmol/L和35.0~80.0μmol/L),检测限为0.023μmol/L(3?)。该传感器用于银杏叶片和洋葱中槲皮素含量的定量分析,结果令人满意。4.引入单壁碳纳米角(SWCNHs)与Co@NCNHP混合,制备得到SWCNHs-Co@NCNHP纳米复合材料,并修饰于GCE表面,构建一种简单且灵敏的木犀草素电化学传感器。木犀草素的电化学行为结果表明,SWCNHs-Co@NCNHP/GCE能提升木犀草素的氧化还原峰电流响应。进一步优化了支持电解质的pH值、富集时间和富集电位等实验参数,在最优条件下对木犀草素进行定量分析。该传感器对木犀草素的检测范围在0.1~4.0μmol/L,检测限为0.01μmol/L(3?)。该传感器用于检测独一味胶囊中木犀草素的含量,结果令人满意。