PEDOT:PSS涂覆的PET柔性塑料电极的构建及其对典型污染物的电化学传感分析

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电化学传感作为一种高效、快速、灵敏和环保的分析方法,逐渐应用于医疗检查、环境污染物监测和食品检测等各领域。为提高检测精度及扩大应用范围,新型工作电极的开发,尤其是柔性电极的新需求,已经成为电化学传感器的研究重点。其中,工作电极是决定电化学传感器性能与应用范围的核心组件。开发具有高灵敏度、高响应性及具有柔性弯曲性能的电化学传感器已经成为研究热点。这也充分体现了人们对生命健康的重视及美好生活的向往。为此,本文以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料膜为传感器基底,利用旋涂技术在在其表面构建PEDOT:PSS薄膜,并进一步利用甲磺酸(MSA)在加热条件下对薄膜去除部分PSS,形成具有高电导率MSA-t-PEDOT:PSS/PET薄膜。制备和处理过程中,没有影响PET基底的完整性,保留了其稳定、柔性等优点,可以将MSA-tPEDOT:PSS/PET代替裸玻碳电极构建柔性传感器。第二章中,将MSA-t-PEDOT:PSS/PET薄膜浸渍于β-环糊精(β-CD)溶液中,利用静电自组装技术,组装了CD-f-MSA-PEDOT:PSS/PET柔性薄膜电极。X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)确认了薄膜电极的组成和表面基团。基于CD-f-MSAPEDOT:PSS/PET所构建的电化学传感器对多巴胺和邻苯二酚有优异的电化学响应,检测限分别为13.68和15.86 nmol/L,并具有良好的重现性、稳定性和抗干扰性能。该薄膜电极在不同的弯曲和折痕状态下都能保持稳定的电化学响应,具有优异的机械稳定性和柔性。第三章中,以氧化石墨烯(GO)为原料,利用水热法合成了氮掺杂石墨烯(NG),并将其分散液均匀滴涂到MSA-t-PEDOT:PSS/PET薄膜表面制备得到NG-f-MSAPEDOT:PSS/PET柔性薄膜电极。XPS、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)确认了NG的成功制备和复合,并探究了薄膜表面的形貌结构与电化学性能之间的关系。基于此柔性薄膜电极所构建的电化学传感器成功应用于对乙酰氨基酚的灵敏检测,在0.1-270μmol/L的浓度范围内有良好的线性响应,检测限为17.09nmol/L。另外,该薄膜电极在不同的弯曲和折痕状态下都能保持稳定的电化学响应,具有优异的机械稳定性和柔性。
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