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《辽宁师范大学》 2015年
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基于磁性纳米粒子电化学传感器的制备与应用

李爽  
【摘要】:有机磷农药(OP)、酚类化合物以及H_2O_2对人体健康及生态环境都会造成严重危害,这些污染物的检测是食品安全和环境保护领域的重要课题。传统的检测方法操作繁琐、耗时耗力。因此急需建立一种灵敏快捷的检测手段。化学传感器与生物传感器在食品检测和环境监测领域具有广阔的应用前景。本论文首先以多壁碳纳米管复合材料、普鲁士蓝-纳米金复合物(PB-Au)为修饰材料研究制备了一种H_2O_2传感器,用于检测OP。然后以普鲁士蓝包覆四氧化三铁磁性纳米粒子(Fe_3O_4 MNPs@PB)为催化剂处理水体中H_2O_2,并用所制备的H_2O_2传感器对废水中残留的H_2O_2进行了检测。最后对基于四氧化三铁-多壁碳纳米管复合物(Fe_3O_4-MWCNTs)的苯酚电化学传感器进行了研究。本论文取得了如下研究结果:1、基于复合纳米材料与普鲁士蓝-金的H_2O_2传感器对农残的检测采用交联的方法于多壁碳纳米管(MWCNTs)表面吸附壳聚糖(CS),之后利用CS表面的氨基与金纳米粒子(GNPs)结合形成金-氨键,进而制得纳米金-多壁碳纳米管-壳聚糖(GNPs-MWCNTs-CS)复合材料。将GNPs-MWCNTs-CS与PB-Au共同修饰金电极制备了一种新型的H_2O_2传感器。利用制备的H_2O_2传感器检测碱性磷酸酶(ALP)催化3-吲哚酰磷酸酯二钠盐(3-IP)水解产生的H_2O_2,OP对ALP具有抑制作用,当体系中有OP存在时,ALP的催化活性降低,所生成的H_2O_2量随着OP量的增加而减少,因而可通过检测H_2O_2的含量,间接测出OP残留量。检测下限达2.00×10~-66 mol/L,此方法应用于小白菜中对硫磷及氧化乐果残留量的检测,其检测显示为小白菜中对硫磷及氧化乐果的残留量分别为为399mg/kg、99mg/kg,回收率在90~95%之间。2、Fe_3O_4 MNPs@PB复合纳米粒子催化降解H_2O_2的研究利用共沉淀法制备了磁性四氧化三铁纳米粒子(Fe_3O_4 MNPs),并将其与FeCl_3、K_4[Fe(CN)_6]溶液混合制得具有核壳结构的Fe_3O_4 MNPs@PB。利用外层PB的类酶活性催化H_2O_2分解,由于Fe_3O_4MNPs具有磁性,通过磁铁作用即可将Fe_3O_4 MNPs@PB从溶液中分离。在Fe_3O_4 MNPs@PB催化H_2O_2分解的反应中,反应的最佳酸度为pH 6.0、温度55℃、反应时间为35 min,Fe_3O_4 MNPs@PB与H_2O_2的最佳质量浓度比约为74:100、所制备的Fe_3O_4 MNPs@PB可循环使用4次。3、基于四氧化三铁-多壁碳纳米复合物的电化学传感器检测苯酚的研究本章通过共沉淀法制备了四氧化三铁-多壁碳纳米管复合材料(Fe_3O_4MNPs-MWCNTs),并将其滴涂于磁性碳糊电极表面,室温下自然晒干即制得由Fe_3O_4MNPs-MWCNTs修饰的磁性碳糊电极。采用电化学交流阻抗(EIS)及循环伏安法(CV)及所制备的修饰电极进行了表征。结果表明,在pH6.5、H_2O_2浓度为0.02mM的体系中反应时间为15 min时修饰电极效果最佳。将所制备的传感器对系列浓度的苯酚进行了检测,结果表明,苯酚浓度在5.00×10~(-9)mol/L~1.00×10~(-4)mol/L范围内与DPV峰电流呈现良好的线性关系,相关系数达0.99,检测下限为1.69×10~(-9)mol/L。将所制备的传感器应用于苯酚样品的实际检测中,结果较为准确,所制备的修饰电极可应用于苯酚的检测。
【学位授予单位】:辽宁师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1;TP212

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