基于分子线修饰碳糊电极的电化学传感器的研究与应用

【摘要】：分子导线(Molecular Wire)是一种能够导电的分子规模的分子实体,是允许电子由一个器件流向另一个器件或由一个功能基团流向另一个功能集团的关键部分,起到连接整个体系的作用。二苯乙炔(DPA)是最小的共轭聚合物,具有很好的导电性和刚性,苯乙炔低聚物分子中相邻苯环以刚性的乙炔基相连,长的乙炔基桥(约0.40nm)大大地降低了相邻苯环间的空间位阻效应,分子中共轭效应占主导地位,可用在碳糊电极(CPE)中作为很好的修饰剂。本论文以二苯乙炔(DPAL)代替传统石蜡为粘合剂与石墨粉相混合制备了碳分子线电极(CM WE),进而将不同物质修饰在碳糊分子线电极上制成了新型电化学传感器,研究了多种电活性小分子在电化学传感器上的直接电化学行为。论文主要包括以下内容： 1、以分子线碳糊电极(CMWE)为基底电极,以恒电位的方法将纳米金沉积在基底电极上作为工作电极(Au/CMWE),以循环伏安方法为主要手段在pH=5的B-R缓冲溶液中研究了米吐尔(metol)在该电极上的电化学行为。由于碳分子线电极表面存在高导电性的纳米金,这使得米吐尔在该修饰电极上具有更好的电催化活性。求解了相关的电化学参数如电子传递系数α、电子转移速率常数ks、电子转移数n和扩散系数D分别为：0.48,3.7s-1,2.2,1.24×104cm2/s。利用差分脉冲伏安法(DPV)对米吐尔进行测定,求解了米吐尔的最低检测限为6.37×10-7mol/L(3σ)。 2、以碳分子线电极(CMWE)为基底电极,通过恒电位方法将石墨烯(GR)沉积在基底电极上,得到GR/CMWE。用扫描电子显微镜(SEM)和循环伏安方法(CV)对所制备的修饰电极进行了表征。考察了多巴胺(DA)在该电极上的电化学行为。多巴胺在工作电极上表现为可逆的扩散控制,在电极表面存在的石墨烯使得多巴胺电化学响应明显增加。计算了多巴胺在GR/CMWE表面电化学氧化的相关系数,优化了反应条件。利用差分脉冲伏安法对多巴胺进行了测定,在8x10-7mol/L～2×10-3mol/L的浓度范围内,多巴胺的氧化峰电流与其浓度呈良好的线性关系,检出限为2.55×10-7mol/L(3σ)。 3、将石墨烯和纳米铋分层修饰在碳分子线电极表面(Bi/GR/CMWE),以石墨烯和吡罗红制成的纳米复合材料修饰在分子线电极表面(Poly(PyB)-GR/CMWE),上述两种电极分别为工作电极。利用电化学交流阻抗法(EIS)和循环伏安法(CV)对电极进行了表征。用这两种修饰电极分别研究了对硝基酚和槲皮素的电化学行为。计算了相应的电化学参数,并且计算了对硝基酚的检测限为6.37×10-7mol/L(3σ),槲皮素的检测限为6.37×10-8mol/L(3σ)。