固态离子选择性电极检测血清钾离子

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钾(K)是人体内必不可少的常量元素,健康人体内血钾浓度的范围:3.5-5.5 mmol/L。钾离子浓度不平衡会导致心肌的收缩能力不正常,心律不齐等症状。因此,及时、准确的测定血钾对于挽救生命有着极其重要的意义。钾离子的检测方法有重量法、原子吸收光谱法、离子色谱法等。其中,与经典液态离子选择性电极相比其内参比电位的稳定性将影响离子选择性电极电位响应的稳定性,全固态离子选择性电极(all-solid-state ion-selective electrode)因其简单便携,成本低廉,而成为一种可能的途径。本论文研究了基于不同离子-电子转导层的固态离子选择性电极检测体系,提高了传感响应的稳定性,并将构建的电极应用于检测山羊血清样品中K+。主要研究内容为以下三部分:(1)基于二维二氧化锰(MnO2)纳米片为固体接触层的固态钾离子选择性电极通过水热合成制备了二维MnO2纳米片,并将其作为固体接触层,以缬氨霉素作为离子载体构建了固态钾离子选择性电极,实现对K+的及时、准确的检测。结果表明,所得的钾离子选择性电极显示出较低的电阻,同时由于MnO2快速充放电的特性提高了电位稳定性。除此之外,电极在水层测试和抗干扰实验中均表现出良好的稳定性。该电极的线性响应范围为1.0×10-5-1.0×10-2 mol/L,检出限为6.3×10-66 mol/L。(2)基于氧化石墨烯复合MnO2纳米片转导的固态钾离子选择性电极为了进一步提高固体接触层的导电性,我们将氧化石墨烯和MnO2纳米片通过超声复合,并用X射线衍射仪证明了GO/MnO2复合物的成功合成,采用电化学还原的方法对氧化石墨烯进行还原获得rGO/MnO2。将复合物rGO/MnO2作为固体接触层构建了钾离子选择性电极,线性响应范围为:1.0×10-5-1.0×10-2 mol/L,检出限为7.9×10-66 mol/L。(3)基于MoS2/Fe3O4复合物转导的固态钾离子选择性电极为了进一步提高固体接触层的电容性,我们采用一步溶剂热的方法制备了MoS2/Fe3O4复合物,并对复合物MoS2/Fe3O4进行了SEM和TEM表征分析,结果表明了MoS2/Fe3O4的成功合成。将MoS2/Fe3O4作为固体接触层构建的钾离子选择性电极在水层测试和抗干扰性实验中均表现出良好的稳定性。该电极的线性响应范围为:1.0×10-5-1.0×10-2 mol/L,校正曲线为E(mV)=53.88C(mol/L)+727.58(R2=0.984),检出限为6.3×10-66 mol/L。通过计时电位法分别计算以上三种材料作为固态钾离子选择性电极的固体接触层的电容值,得到电容值分别为28.6μF,50μF和77μF。
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