收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

新型三维金属氧(硫)化物基催化材料在电/光电传感中的应用研究

董媛媛  
【摘要】:随着现代生活水平的提高,人们的身体健康俨然已成为重点关注的问题。寻求简单、快速、灵敏的方法实现对药物分子及生物小分子的准确测定对于临床医学、环境监测和食品安全等具有重要意义,也因此成为研究人员的关注热点。电/光电化学传感技术具有操作简单、响应速度快、灵敏度高、成本低等优点在分析物的痕量测定中表现出很大的优势。开发具有优异电/光电化学性能的催化材料是研究的重点。本论文通过调控材料形貌、控制元素比例及反应条件,设计并制备了四种以金属氧(硫)化物为基础的功能型复合材料,包括电催化剂3D多孔Co,N-MoO_2/MoC纳米棒、3D层级NiS/Ni/C中空微球和3D层级SnS@Co,N-C中空微棒以及光电催化剂3D Bi/ZnSnO_3中空微球异质结材料,建立了相应的电/光电化学分析方法,实现了对对乙酰氨基酚、血清素、肾上腺素及它们的重要合成前体和水解产物的同时电化学测定,通过待测物与电极表面的特定相互作用实现了对肾上腺素的无标记的高灵敏高选择性的光电化学检测,主要开展内容如下:1.以MoO_3纳米棒为模板,通过在高温下煅烧核-壳结构的ZIF-67包覆的Mo O_3前驱体,成功制备了3D多孔Co,N-MoO_2/MoC纳米棒杂化物。将其作为电催化剂对解热镇痛药对乙酰氨基酚(AC)和其水解产物对氨基酚(4-AP)展现出优异的电催化性能。出色的电化学性能主要归因于MoO_2和MoC之间的协同相互作用,显著提高了电极的导电性能和催化活性。其次,3D多孔的纳米棒状结构也为反应提供了丰富的孔道和充足的电化学活性位点,有利于电荷的快速传输,加快了电极反应动力学。实验考察了pH、扫速等因素对实验结果的影响,研究了相关的电化学反应机制,建立了差分脉冲伏安法(DPV)同时测定AC和4-AP的电化学分析方法,AC的线性检测范围为0.05-200.0μmol/L,4-AP的线性检测范围为0.05-140.0μmol/L,检出限(S/N=3)分别为0.013和0.012μmol/L。该修饰电极显示出优异的灵敏度、良好的重现性、稳定性和抗干扰能力。对所开发传感器的实际应用能力进行了评估,分别检测了人体血液、尿液、环境水样和药物制剂中AC和4-AP的含量,回收率令人满意。2.以Ni-MOF中空微球为模板,通过连续的原位碳化再硫化的策略制备了3D石榴状NiS/Ni/C中空微球。将其作为电催化剂用于神经递质血清素(ST)和其重要的合成前体L-色氨酸(L-Try)的同时测定,两种目标物在修饰电极上显示出增强的电化学响应。合理设计的3D NiS/Ni/C复合材料不仅具有优异的催化活性和高的导电性,而且由于内部的中空结构而有效地缩短了电荷传输距离,提供了足够的电极/电解质接触面积,有利于目标分子的吸附。此外,原位硫化过程中产生了大量的缺陷,为反应提供了更多的电化学活性位点。探讨了相应的电化学反应机理,建立了同时测定ST和L-Try的高灵敏的电化学分析方法。在0.01~200.0μmol/L的浓度范围内,ST和L-Try的峰电流响应与其浓度呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)分别为3.35和2.94 nmol/L。该传感器具有高的灵敏度,优异的抗干扰性、重现性和稳定性,在检测真实样品复方氨基酸注射液、人血清和人尿液中的实际应用能力也得到了满意的结果。3.以Co-MOF微棒为模板,通过一步水热再煅烧的策略成功制备了3D层级SnS@Co,N-C中空微棒,将其用于儿茶酚胺类神经递质肾上腺素(EP)和其重要合成前体L-酪氨酸(L-TY)的同时电化学测定。实验研究了两种生物小分子在修饰电极上的电化学行为,并详细地探讨了相关的电化学反应机理。3D中空的碳框架作为载体,不仅提高了电极的电子导电性,还可以有效地防止SnS纳米片的聚集。两者协同作用增加了电极表面的电催化活性位点,提高了电极的电活性表面积,对EP和L-TY的电化学氧化表现出高灵敏的催化响应电流,降低了氧化过电位,建立了同时测定EP和L-TY的电化学分析方法。在最佳实验条件下,该传感器对EP的线性检测范围是0.01-300.0μmol/L,对L-TY的线性检测范围是0.01-250.0μmol/L,检出限(S/N=3)分别为3.3和3.1 nmol/L。此外,实验结果证明所制备的修饰电极具有出色的重现性、稳定性和抗干扰能力,并成功地应用于全脂牛奶、人体尿样和血清样品中EP和L-TY的分析检测,测试结果令人满意。4.采用简单的溶剂热策略,设计并合成了3D Bi/ZnSnO_3中空微球异质结,将其作为光电阳极,实现了对儿茶酚胺类神经递质肾上腺素(EP)的无标记的高灵敏高选择性检测。研究表明,Bi/ZnSnO_3异质结的形成拓宽了可见光的吸收范围,有效抑制了光生电子-空穴对的复合,提高了传感器的光电响应性能。所制备的3D Bi/ZnSnO_3/FTO对EP的检测表现出高的光电流响应,这是因为金属Bi不仅作为高效的电子媒介促进光生载流子的迅速分离和转移,而且还有效地保留了光生空穴的最强氧化能力,大大提高了检测的灵敏度。基于EP与光电极表面Zn~(2+)之间独特的螯合相互作用,成功构建了EP的无识别单元辅助的光电化学传感器,可以实现多种邻苯二酚衍生物中EP的选择性识别,并有效地屏蔽来自其他共存氨基酸物种的干扰,展现了令人满意的抗干扰能力。此外,3D中空多孔结构也可以提供丰富的表面反应位点,促进了对目标分析物的选择性吸附。建立了EP的高灵敏高选择性光电化学分析方法,EP的浓度在0.002-300.0μmol/L的范围内与光电流呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.6 nmol/L。利用该光电化学传感器对人体体液尿样和血液样品中EP的含量进行分析测定,回收率令人满意,还表现出良好的重现性和测试稳定性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前16条
1 王苏霞;马永钧;;用复合修饰电极示差脉冲伏安法快速测定叶酸含量[J];云南化工;2020年04期
2 霍燕燕;雪瑶;武江艳;韩权;;基于纳米铂修饰电极的电化学法测定对苯二酚[J];分析试验室;2020年10期
3 张利民;张建;;镧配合物杂化钨硅酸修饰电极的制备及对多巴胺分子检测[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2017年05期
4 马心英;陈美凤;李方珍;;聚缬氨酸修饰电极伏安法测定曲酸[J];食品与发酵工业;2014年01期
5 王晓岗;李原芃;赵超;许新华;;树枝状铜修饰电极同时测定酪氨酸和苏氨酸[J];化学世界;2014年07期
6 王永燎;刘峥;;配合物修饰电极的制备及其在环境和生物分析中的应用[J];理化检验(化学分册);2010年08期
7 冯辉;周谷珍;李永红;孙元喜;;利用壳聚糖碳糊修饰电极测定碘[J];湖南文理学院学报(自然科学版);2008年01期
8 张胜义,赵亮,倪诗圣,吴守国;硫氮氧杂大环汞修饰电极的研究[J];中国科学技术大学学报;1996年02期
9 金利通,周满水,史占玲,刘彤;C_(60)修饰电极电位传感器对十六烷基三甲基溴化铵的检测和应用研究[J];分析化学;1995年02期
10 林冠丽;余泳瑜;邱楚钰;周剑峰;孙国瀚;翟海云;;电聚合L-半胱氨酸修饰电极的研制及其对L-酪氨酸的分析[J];化学研究与应用;2020年01期
11 赵丹;张雷;;聚1H-咪唑-4-甲酸-纳米氧化锌复合膜修饰电极的制备及其对抗坏血酸、多巴胺和尿酸的同时测定[J];上海师范大学学报(自然科学版);2020年02期
12 湛志华;唐靖;薛茗月;;L-赖氨酸修饰电极的制备及对乙酰氨基酚的测定[J];桂林师范高等专科学校学报;2016年06期
13 朱岩琪;姜东娇;刘楠;张侠;张玲;;纳米金修饰电极对对苯二酚的电催化性能研究[J];山东化工;2017年05期
14 严鹏;王庆虎;余俊;张媛媛;杨年俊;李亚伟;万其进;;辛基酚的碳化硅@膨胀石墨修饰电极法检测[J];武汉工程大学学报;2017年02期
15 张利民;;铈配合物官能化钨硅酸修饰电极的制备及对多巴胺分子传感[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2017年04期
16 刘冉彤;宋诗稳;胡凯;张腾;余紫婷;何国苗;;聚三聚氰胺-石墨烯复合膜修饰电极对多巴胺与尿酸的同时测定[J];分析测试学报;2017年10期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 李月;王力;;磷钨酸盐复合膜电极对果蔬中亚硝酸盐检测[A];中国化学会第一届农业化学学术讨论会论文集[C];2019年
2 赵美娟;王力;;果蔬中抗坏血酸的电化学检测[A];中国化学会第一届农业化学学术讨论会论文集[C];2019年
3 屈乙行;赵海燕;李娜;豆琳娜;陈亚娜;任聚杰;;配合物修饰电极对亚硝酸盐的电化学检测[A];中国化学会第二十届全国有机分析及生物分析学术研讨会论文摘要集[C];2019年
4 王丽;者涛涛;李瑞霞;赵一剑;;修饰电极的设计及食品污染物检测应用[A];中国食品科学技术学会第十七届年会摘要集[C];2020年
5 卢小泉;;巯基卟啉修饰电极和小波分析的应用研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
6 王辉;林德文;杨培慧;蔡怀鸿;;基于聚苯胺纳米纤维修饰电极对亚硝酸盐以及抗坏血酸的检测[A];《分析测试学报》2010年11月增刊3——第四届广东省分析化学研讨会论文集[C];2010年
7 张燕舞;周婀成;李一峻;何锡文;;碳纳米管-铁酸盐复合物修饰电极的制备及其用于葡萄糖的检测[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第04分会:纳米生物传感新方法[C];2014年
8 黄秀玲;刘慧宏;;过氧化氢酶修饰电极在有机/水混合溶液中的分析应用[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
9 李德兰;邹向勤;沈青;董绍俊;;碳纳米管-十六烷基三甲基溴化铵纳米复合体修饰电极检测核酸[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
10 薛齐;姜磊;;二氧化铈修饰电极电化学沉积纳米金构建无酶葡萄糖传感器[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第八分会:稀土材料化学及应用[C];2016年
11 段香芝;张嫚;许春萱;;多巴胺在乙炔黑/L-半胱氨酸修饰电极上的电化学行为研究[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第四分会:生物分析和生物传感[C];2016年
12 高晓路;李竞草;宋雪燕;沈和平;张宏;;基于海藻酸钠/介孔碳修饰电极选择性测定多巴胺[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第四分会:生物分析和生物传感[C];2016年
13 苏碧玲;汤娟;李群芳;唐点平;;基于石墨烯/纳米银/纳米金修饰电极及纳米金-二氧化钛作标记甲胎蛋白电流型免疫传感器研究[A];第十一届全国电分析化学会议论文摘要(3)[C];2011年
14 褚晓晨;杨妍;肖春辉;张小华;陈金华;;基于钯纳米颗粒/空心掺氮碳微球修饰电极的葡萄糖非酶检测[A];第十一届全国电分析化学会议论文摘要(2)[C];2011年
15 刘素芹;戴高鹏;;抗坏血酸在聚槲皮素修饰电极上的电化学行为[A];湖北省化学化工学会第十一届分析化学专业年会论文集[C];2007年
16 杜濮宇;张晶晶;黄明华;;磷化亚铁修饰电极的制备及其电催化性能研究[A];第十三届全国电分析化学学术会议会议论文摘要集[C];2017年
17 曾涵;陶骞;李明芳;方兰兰;陈艳霞;;漆酶修饰电极的制备及其氧还原性能研究[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年
18 宋力;许春萱;卢先春;;对乙酰氨基酚在聚甲基蓝/乙炔黑复合膜修饰电极上电化学行为研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第04分会:纳米生物传感新方法[C];2014年
19 杨昌柱;黄健;崔艳萍;张敬东;濮文虹;曾巍;;新型纳米金修饰电极的制备及对尿酸和抗坏血酸的电催化氧化[A];第四届海峡两岸分析化学学术会议论文集[C];2006年
20 翟云云;杨勤燕;施国跃;金利通;;MCNTs/mv RuO/RuCN修饰电极的构筑及其电催化性质研究[A];中国化学会第26届学术年会分析化学分会场论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 董媛媛;新型三维金属氧(硫)化物基催化材料在电/光电传感中的应用研究[D];辽宁大学;2020年
2 孟越;基于钌或锰氧化物及多孔金或铂修饰电极的超级电容研究和电催化分析[D];湖南师范大学;2016年
3 李小宝;纳米材料修饰电极对黄酮类药物分子的电化学分析研究[D];海南师范大学;2019年
4 许玉娟;基于低维功能化碳材料修饰电极的制备及其传感应用研究[D];南京理工大学;2018年
5 张丽;金属有机框架基复合材料的制备及其在电化学领域的应用[D];哈尔滨理工大学;2019年
6 王春燕;聚合物薄膜修饰电极的制备及在电化学分析中的应用[D];长春理工大学;2011年
7 田利;过渡金属化合物修饰电极的研究[D];吉林大学;2005年
8 田克松;碳基磁性纳米复合催化材料的设计合成及性能研究[D];燕山大学;2018年
9 刘一蒲;基于电子结构优化的水裂解电催化材料的设计研究[D];吉林大学;2019年
10 张建;设计制备催化材料用于生物质平台分子的高效转化[D];浙江大学;2017年
11 郭伟华;多酸基复合修饰电极的制备及其电催化和光电催化性能研究[D];东北师范大学;2010年
12 王洪林;钛硅复合催化材料的合成、表征及催化性能[D];大连理工大学;2000年
13 过家好;新型非铂微纳电催化材料的制备及在新能源器件中的性能研究[D];大连理工大学;2015年
14 唐婧;基于碳纳米管复合修饰电极对酚类物质的检测研究[D];安徽大学;2017年
15 康广凤;核酸修饰电极生物传感器与活体大脑的电化学探测[D];中国科学技术大学;2007年
16 朱文彩;石墨烯基复合物修饰电极的制备及其电化学检测应用[D];山东大学;2015年
17 丁亮;纳米材料修饰电极的制备及其对污染物的去除和检测研究[D];南京大学;2014年
18 李永新;共价键植单分子层和纳米复合材料修饰电极生物电化学传感器[D];中国科学技术大学;2006年
19 林凯峰;具有高氧化活性的介孔催化材料的合成及其结构与催化性能表征[D];吉林大学;2005年
20 Sobia Dilpazir;金属有机框架衍生多功能电催化材料的设计及性能研究[D];中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所);2020年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 陈乐;石墨烯基纳米材料修饰电极的构筑及其在药物电分析化学中的应用[D];安徽工业大学;2014年
2 陈惠琴;卟啉类共价有机框架材料的合成及其在电分析化学中的应用探究[D];西北师范大学;2019年
3 王振兴;甲烷氧化菌素模拟SOD修饰电极的制备及其电化学性能研究[D];哈尔滨商业大学;2019年
4 李晓燕;基于三种纳米材料修饰电极的电化学传感体系的构建与分析应用[D];海南师范大学;2019年
5 黄志恒;电沉积制备功能复合电化学生物传感器及其应用研究[D];杭州电子科技大学;2019年
6 王柳丁(WANG LIUZHENG);羟基磷灰石修饰电极应用于电化学检测转基因抗虫BT蛋白的研究[D];华中农业大学;2019年
7 张仁泽;有机框架材料修饰电极的电化学分析应用研究[D];大连理工大学;2019年
8 王安庆;基于电聚合修饰电极的构建及其在生物医药检测中的应用研究[D];上海大学;2019年
9 张梦琦;聚合物膜修饰电极对尿酸和多巴胺电化学检测[D];大连理工大学;2019年
10 孙晓文;聚苯胺复合膜修饰神经电极的制备及基底粗糙度对修饰电极界面性能的影响[D];上海交通大学;2016年
11 王玲;铬(Ⅵ)、汞(Ⅱ)在化学修饰电极上的电化学测定[D];河北师范大学;2019年
12 杨梦静;磺酸类聚合物修饰电极的制备及其在生物分析中的应用[D];上海师范大学;2019年
13 李慧;金属纳米粒子/膨胀石墨复合材料修饰电极的制备及电催化性能研究[D];武汉工程大学;2018年
14 朱倩;碳基有机聚合物复合膜修饰电极的制备及其对Pb~(2+)和Cd~(2+)的检测[D];南昌航空大学;2019年
15 魏红;纳米金基修饰电极的构建及在海岸带水体金属检测中的应用[D];山东师范大学;2019年
16 郭杰;有机染料的电化学研究及测定[D];淮北师范大学;2019年
17 林秀茹;纳米氧化铁复合物和聚L-酪氨酸修饰电极的制备及其在电分析化学中的应用[D];福建师范大学;2018年
18 刘晶敏;基于碳材料修饰电极的制备及其对水中酚类污染物的检测研究[D];中北大学;2019年
19 于光辉;纳米金、碳纳米管与染料复合修饰电极的制备及对Hg~(2+)和NO_2-的检测[D];东北师范大学;2019年
20 翁文举;功能型碳复合材料的制备及其在电化学分析中的应用研究[D];青岛科技大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 记者 李陈续 通讯员 范琼;我科学家设计新型电催化材料[N];光明日报;2016年
2 记者 张景阳 通讯员 胡红波;我开发出超稳定三维铂铜纳米线催化材料[N];科技日报;2020年
3 本报记者 董战轩 付炎;炬华新材料:打造高端铝基催化材料制造基地[N];运城日报;2019年
4 记者 张行勇;中科院地环所 研发出可常温净化甲醛的催化材料[N];中国科学报;2019年
5 记者 谢小芳;用神奇催化剂将二氧化碳变汽油[N];大连日报;2017年
6 陈福弟;上海石化院承担的新型多孔催化材料创制项目启动[N];中国石化报;2004年
7 本报记者 马爱平;先进催化材料高效环保[N];科技日报;2016年
8 本报记者 吕晓渊 肖宏斌;从催化材料的创新到新技术的突破[N];中国石化报;2015年
9 王建强 杨浩;稀土催化材料发展研讨会在京召开[N];中国有色金属报;2018年
10 钟希;稀土催化材料的应用进展(一)[N];中国有色金属报;2004年
11 姚燕燕;我国加快稀土环保催化材料开发[N];中国化工报;2004年
12 崔晋;稀土复合氧化物催化材料研究及应用获进展[N];中国有色金属报;2003年
13 陈瑞瑞;环保使者—稀土催化材料[N];中国有色金属报;2013年
14 仲科;TiO_(2)纳米催化材料研究取得进展[N];中国化工报;2009年
15 钟希;稀土催化材料的应用进展(二)[N];中国有色金属报;2004年
16 记者 叶青 通讯员 粤科宣;电催化材料“基础研究和应用研究并行”[N];广东科技报;2014年
17 通讯员 魏一伦 本报记者 肖宏斌;从催化材料创新到节能成套工艺产业化[N];中国石化报;2015年
18 记者 王燕宁 通讯员 徐少亚 杨芳;我国合成出新催化材料并发现其液固相转变催化体系[N];科技日报;2008年
19 ;中科院上海硅酸盐所稳定纳米催化材料有新招[N];中国高新技术产业导报;2006年
20 于生;酯化反应催化新体系问世[N];医药经济报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978