碳掺杂六方氮化硼在电化学传感中的应用

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合理选择材料来设计高效的感应界面是构建高性能电化学传感器的关键。因其独特的电子调控特性和高的化学活性,缺陷结构能够显著改善传感界面的微环境,进而显著提高传感器的性能。本文利用碳掺杂在六方氮化硼(h-BN)中引入缺陷(C-hBN),显著改善材料的电化学性能,并基于此构建C-hBN/GCE传感器。并以多巴胺、对乙酰氨基酚和氯霉素为检测对象,系统研究了传感器的性能。主要研究内容如下:第一部分:将硼酸、三聚氰胺和聚乙二醇溶解-沉淀得到前驱体,然后将前驱体在还原气氛下煅烧得到C-hBN,并进行了多种表征。FT-IR、XPS和PL结果表明C成功引入了 h-BN晶格,且以点缺陷CN’的形式存在。此外,zeta电位的改变证实碳掺杂能够显著影响h-BN的表面电荷特性。第二部分:将所制备的C-hBN修饰到玻碳电极表面构建C-hBN/GCE电化学传感器,并用于检测多巴胺。实验结果表明,该传感器对多巴胺表现出显著增强的电化学响应,线性范围为0.01-40 μM和40-300 μM,检测限为5.8 nM。此外,该传感器表现出较好的稳定性和抗干扰能力,并成功应用于实际样品的检测。第三部分:将制备的C-hBN修饰到预处理的玻碳电极表面,构建C-hBN/GCE电化学传感器。将该传感器用于检测对乙酰氨基酚,线性范围为0.05-70μM和70-200 μM,检测限为21 nM。该传感器具有较好的稳定性和选择性,并成功应用于对乙酰氨基酚注射液的检测。第四部分:将C-hBN/GCE电化学传感器用于检测氯霉素,表现出优异的性能,线性范围为0.1-200 μM和200-700 μM,检测限为35 nM。此外,该传感器重现性和稳定性良好,抗干扰能力强,可用于氯霉素滴眼液的检测。实验表明碳掺杂缺陷可以提高材料的电化学性能,在此基础上探究了碳掺杂缺陷对材料微观结构的改变及其与电催化性能之间的关系。本工作为基于电极材料的缺陷调控来制备高性能电化学传感器提供了实践经验和理论依据。
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