基于导电聚合物膜传感的电位诱导零流电位法研究

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本论文包括两部分:第一部分文献综述电化学分析方法由于灵敏度高、仪器简单等特点在生物分子、无机离子测定等方面有着广泛的应用。化学修饰电极是当前电分析化学方面一个十分活跃的领域,它为电化学分析开拓了更广阔的应用范围。而导电聚合物的发展为化学修饰电极的发展带来了新的活力。如何将导电聚合物特殊的物理、化学性质结合入修饰电极已引起人们的关注。本文主要对电位法、伏安法、以及导电聚合物修饰电极的应用作了评述。第二部分研究报告本论文利用伏安法制备了聚甲基红/铅笔芯和聚L-半胱氨酸/铅笔芯电极,对甲基红和L-半胱氨酸聚合过程进行了表征。并分别利用电位诱导零流电位法研究了聚甲基红膜对pH响应以及聚L-半胱氨酸膜对铜离子的螯合作用。此外,本文以碳糊电极为工作电极,研究了盐酸氨溴素(AMB)的电氧化机理。并利用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)对AMB的诱导吸附增敏作用,对其含量进行了测定。具体研究内容分述如下:第一章零流电位法聚甲基红膜的pH传感研究用伏安法在铅笔芯上电化学合成了聚甲基红(PMR)膜,并对甲基红电聚合过程做了表征。然后,用一种新的电化学方法—零流电位法(zero current potentiometry)研究了偶氮类染料聚合物膜—PMR膜对pH的响应。该方法是将PMR膜/铅笔芯串联入伏安仪三电极系统中的工作电极端和辅助电极端之间,在工作电极端施加线性电位进行扫描,记录I-Eapp曲线,并选I-Eapp曲线上回路电流为零处的电位—零流电位Ezcp(zerocurrent potential)作为测量参量,探讨了零流电位Ezcp与溶液pH值的关系。实验结果表明,在pH1.81~11.88范围内,零流电位Ezcp与溶液pH值呈能斯特响应,响应斜率为-28mV/pH,线性范围宽。另外,与经典开路电位法相比,无论溶液pH高或低,零流电位法电位响应快,稳定性高,重复性良好。第二章零流电位法聚L-半胱氨酸膜的铜离子传感研究在铅笔芯上将L-半胱氨酸电聚合成聚L-半胱氨酸(PLC)膜/铅笔芯(PLC膜/铅笔芯),并利用零流电位法考察了PLC膜对Cu(Ⅱ)的响应。提出了零流电位法测定铜离子的新方法。Cu2+离子在施加电位被还原为Cu+离子,Cu+离子与PLC膜/铅笔芯上的巯基、氨基和羧基等功能团形成配合物,产生界面电位。由于受PLC膜与溶液间界面电位的影响,I-E曲线沿着E轴移动。选取零流电位Ezcp作为测量参数,探讨了零流电位Ezcp与Cu2+离子的关系。实验结果表明:零流电位Ezcp与Cu2+浓度对数值log CCu2+在3.0×10-6~4.0×10-5mol·L-1范围内呈线性关系,斜率为59 mV/pCu2+。该方法选择性高、稳定性和重复性良好。第三章盐酸氨溴素氧化机制及SDS对其伏安响应的增敏作用研究了盐酸氨溴素(AMB)在碳糊电极(CPE)上的电氧化机理。卞胺母体上与苯环相连的氨基通过两电子两质子脱氢反应氧化为AMB的醌胺衍生物。随后,AMB的醌胺衍生物水解,生成AMB的对苯醌衍生物。另外,利用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)对AMB的显著增敏作用,建立了一种测定AMB的新方法。实验结果表明,在3.0×10-4 mol·L-1SDS的0.1 mol·L-1Hac-NaAc(pH 5.0)缓冲液中,AMB氧化峰Pa,1峰电位为0.93 V(vs SCE),二阶导数氧化峰Pa,1峰电流ip″与AMB浓度在3.0×10-8~4.0×10-7mol·L-1范围内呈线性关系,检出限为5.4×10-9mol·L-1。与已报道的方法相比,本方法测定AMB的检测限提高了一个数量级以上,氧化峰Pa,1峰电位负移0.1 V。
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