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有机框架材料修饰电极的电化学分析应用研究

张仁泽  
【摘要】:随着工业化进程的加速,环境污染问题已经成为人类社会所面临的最严重的问题之一。因此,对于生态环境中常见污染物质的快捷、灵敏、低成本检测方法的研究至关重要。电化学发光(ECL)分析法是电化学分析法与化学发光分析法相结合的检测技术,具有重现性好、选择性高、分析速度快的优点,广泛应用于生物分析、药物分析、环境分析等。差分脉冲阳极溶出伏安法(DPASV)是一种电化学分析方法,具有高灵敏度、检测快速的特点,可以在同一次测定中检测多种不同的待测物质。金属有机框架化合物(MOFs)具有孔径均匀、高比表面积的优点,广泛应用于吸附、催化、电化学等研究领域。Bio-MOF-1是以Zn~(2+)为金属中心,4,4′-联苯二甲酸(BPDC)和腺嘌呤(Ad)为配体形成的MOFs材料。为改善传统修饰方法稳定性差的弊端,本文使用双层Nafion膜修饰方法制备了[Ru(bpy)_3]~(2+)@Bio-MOF-1修饰电极,并将其应用于ECL分析法中,考察修饰电极的ECL性能。实验结果表明,负载了ECL发光标识物的[Ru(bpy)_3]~(2+)@Bio-MOF-1材料能够良好地修饰电极表面,且在电化学过程中产生ECL发光,且发光稳定。本文研究了[Ru(bpy)_3]~(2+)@Bio-MOF-1修饰电极在多种物质定量分析中的应用,包括三丙胺(TPrA)、N,N′-二正丁基乙醇胺(DBAE)、多巴胺。多巴胺是一种重要的神经递质,对多巴胺快速便捷的检测方法的研究对临床医学具有重要的意义。本文利用上述方法制备的修饰电极,建立了一种[Ru(bpy)_3]~(2+)@Bio-MOF-1修饰电极定量检测多巴胺的ECL分析方法。检测方法的线性范围为1.0×10~(-10)~1.0×10~(-3)mol/L,R~2=0.9975。此方法具有电极制备简单、检测快速、重现性好(RSD4.0%)、检测限低(2.0×10~(-11) mol/L)等优点,是一种具有应用前景的多巴胺检测方法。共价有机框架化合物(COFs)是一种新型多孔材料,密度低、比表面积高、并含有丰富的活性官能团。TpPa-1是由对苯二胺和2,4,6,-三羟基-1,3,5-苯三甲醛通过共价键相连形成的COFs材料。本文首次提出了一种TpPa-1/Nafion修饰电极,将其应用于铜、汞离子的差分脉冲阳极溶出伏安法同时检测。实验结果表明,铜离子的检测限为5.0×10~(-8)mol/L,线性范围为1.0×10~(-7)~5.0×10~-55 mol/L,R~2=0.9975。汞离子的检测限为1.0×10~(-8)mol/L,线性范围为2.0×10~(-8)~1.0×10~-44 mol/L,R~2=0.9988。采用上述方法对实际样品进行检测,回收率为99.7~103.2%,RSD均小于4.00%。


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