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新型化学修饰电极及生物传感器的研究与应用

郑彦  
【摘要】: 化学修饰电极是70年代中期发展起来的一门新兴的、也是目前最活跃的电化学和电分析化学的前沿领域,目前已应用于生命科学、环境科学、分析科学、材料科学等许多方面。修饰在电极表面的媒介体可加速氧化还原中心在电极表面的电子传递过程以实现电催化反应,化学修饰电极的电催化是化学修饰电极发展的重要推动力,它广泛应用于各种难以实现的电子传递慢过程,例如,生物分子的电催化、有机物的电催化、无机离子的电催化等。 近年来化学修饰碳糊电极(CMCPE)用作电化学传感器的研究较多。碳糊电极具有易修饰、制作方便、无毒、应用范围广、使用寿命长等特点。CMCPE具有了一般碳糊电极的特点,同时又因为修饰了特定物质,使CMCPE具有了特定的功能,越来越受到电分析工作者青睐。而超分子化学是一个新兴的跨学科的交叉前沿领域,由于超分子化学解决了一直困扰化学工作者的选择性问题,因而从其理论提出以来,就得到了巨大的发展。可以预期超分子化学在化学修饰电极方面将有非常广阔的应用前景,但现在由于将超分子试剂修饰在电极这一环节上存在困难,所以现在超分子试剂在CPE上应用较少,在CMCPE中的应用更少。 本文以石蜡为粘合剂,以二种常见有机试剂及其特定的形式作修饰剂制备了CMCPE。首先,制备了1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)修饰碳糊电极,建立了微分脉冲伏安法测定了Ni(Ⅱ)的方法,探讨了电极制备与使用的最佳条件与电极反应机理。第二,利用β-CD与环氧氯丙烷形成的交联聚合物(β-CDP)(不溶性)包合了双硫腙,然后将β-CDP与双硫腙包合物树脂作为修饰剂制备了碳糊修饰电极,利用阳极溶出伏安法(ASV)测定了Cd~(2+),实验发现通过包合降低了双硫腙在碱性溶液中的溶解度并且减少了金属还原态的流失,取得了较好的效果。 另外,用纳米金一氧化银颗粒固定葡萄糖氧化酶(GOD),采用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为辅助固酶膜基质来制备葡萄糖氧化酶生物传感器,并考察了纳米金一氧化银颗粒对酶电极电流响应的影响。引入该复合纳米粒子可显著增强电流响应灵敏度,并对两种不同性质纳米颗粒所起作用的可能机理进行讨论,从理论上分析了复 合纳米颗粒对固定酶的作用,为制备有使用价值的葡萄糖生物传感器提供可参考的 实验和理论数据。


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