基于DVD光盘构建的无酶电化学传感器及其应用研究

来源 :上海师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Chunbo_Huang
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上个世纪80年代初,科学家们就发现,当某些材料的尺寸大小处于一种介观状态时,其宏观性质就发生了巨大的变化,尤其是当材料的尺寸达到纳米级别时,许多特异的性质是传统固体所不具备的。因此,纳米材料作为材料科学中的一个重要研究领域,近年来引起了人们的广泛关注。在各种纳米材料中,金属纳米材料应用于各个科技领域,特别是在构建无酶的电化学生物传感器方面是最具潜力的研究方向之一,这是因为金属纳米颗粒相对于块状固体具有大的比表面积,高的表面反应活性和催化效率,以及强的吸附能力。将金属纳米材料作为增强材料引入到电化学传感器的研制,不仅对生物分子产生特有的电化学催化作用,而且使得电化学传感器的各项性能都得到一定程度的提高,包括降低过电位、提高电极的选择性和灵敏度等。另外,酶的生物传感器由于其具有反应快、专一性等特点被最先用于构建无酶葡萄糖传感器,但是,它在实际的应用中受到了一定条件的限制。所以,基于金属纳米材料构建的无酶传感器成为了研究的热点。基于以上优点,本论文工作是利用DVD光盘的反射层金属银和抗氧化层金属金来研制具有高催化性能的无酶电化学传感器。通过化学和电化学的方法来制备电极,主要研究讨论了基于DVD光盘构建的传感器对过氧化氢的检测,对扑热息痛的检测和对二价铜离子的检测。此方法可以将DVD废弃物利用,操作简单,效果良好。1电化学粗糙化法制备的片状金银合金DVD电极对双氧水的检测该实验中利用金银DVD电极在NaOH电解质溶液中进行电化学CV法粗糙化处理,得到了片状形貌的金银合金表面。这种金银合金的微粒结构大大地提高了对双氧水的电催化还原性能,尤其是降低了其还原的过电位。实验结果证明,由此制备出的传感器具有制备方法简单、灵敏度和选择性高、检出限低、检测的线性范围宽等优点,并能实现对实际样品中过氧化氢含量的检测。2基于DVD光盘制备的网状金纳米结构电极对扑热息痛(ACOP)的催化氧化通过将金银DVD用浓硝酸将表面的银反射层溶解刻蚀后,其表面均匀分布了类似于网状金纳米结构的形貌。该网状金纳米结构由于具有良好的连续性及其纳米结构的形成,使其催化性能大大提高。我们研究了该电极对扑热息痛(对乙酰氨基酚)的电化学催化性能,结果发现该网状金纳米结构对扑热息痛具有很好的催化氧化作用,其浓度在6.0×10-61.29×10-3M范围之内呈现出很好的线性关系。并且该电极稳定性和重现性非常好,对扑热息痛具有较高的灵敏度和选择性,在合适的电位下,该电极可以用来检测实际样品退烧药中扑热息痛的含量。3基于DVD光盘制备的多孔纳米金结构电极对过氧化氢的催化还原金银DVD表面溶解掉反射层金属银之后,进一步在DVD表面电化学沉积金纳米粒子并形成了多孔纳米结构。该多孔纳米金结构DVD电极对过氧化氢的催化还原响应电流较原始的DVD电极有所提高。通过研究表明,多孔纳米金结构传感器具有很好的重现性和稳定性,其抗干扰能力非常强,并适用于消毒水中过氧化氢浓度的检测。4L-半胱氨酸修饰金DVD电极在对水样中Cu2+浓度检测中的应用由于L-半胱氨酸分子中含有功能性基团氨基和羧基而被广泛用于制备修饰电极及生物传感器方面。利用L-半胱氨酸与金能通过Au-S键结合,我们在金DVD电极表面通过自组装的方法首次制备了L-半胱氨酸单层膜修饰金DVD电极,并利用循环伏安等方法研究了该电极对二价铜离子的痕量检测。在含有铜离子的溶液中进行富集,二价铜离子与电极表面的L-半胱氨酸形成一种电活性的配合物吸附在表面从而实现了对不同浓度的铜离子进行检测,其最低检测限可达到2×10-8M。并研究了其可能的检测机理。
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