吴婧[1]2002年在《修饰电极的研制及其用于维生素测定的研究》文中提出维生素是生物体内必需的物质，也是大量药物、食品中不可缺少的成份，维生素的含量是药品、食品质量检测的重要参数之一，对维生素快速测定已引起广泛关注。本文在系统的文献调研基础上，较系统地研究了2—氨基吡啶聚合膜、苯羟基乙酸聚合膜修饰玻碳电极的制备及其电化学性质及对抗坏血酸(AA)的测定：叁聚氰酰胺修饰玻碳电极的制备及其化学性质，并用于测定维生素B1(V_(B1))。 1．研究了2—氨基吡啶聚合膜修饰玻碳电极的制备及其电化学性质，修饰电极对抗坏血酸(AA)的氧化有明显的催化作用，其氧化电位负移272mV。在pH5.7B.R.缓冲溶液中，以150mV为工作电位，AA在修饰电极上的响应电流与AA的浓度在4×10~(-6)～10~(-3)mol／L范围内呈良好的线性关系，检测下限为1.3×10~(-6)mol／L；在此条件下，多巴胺(DA)对AA无干扰，电极重现性良好，可用于实际样品AA的测定。 2．研制了苯羟基乙酸修饰电极的制备及电化学性质，修饰电极对抗坏血酸(AA)的氧化还原有明显的催化作用，AA的氧化电位负移了280mV。在pH9.6BR缓冲溶液中，以200mV为工作电位，AA在修饰电极上的响应电流与AA的浓度在3×10~(-6)～10~(-3)mol／L范围内呈良好的限性关系，检测下线为1.2×10~(-7)mol／L。在此电位下，多巴胺(DA)对AA的测定无干扰，电极的重现性良好，可用于实际样品AA的测定。 3．研制了叁聚氰酰胺修饰玻碳电极的制备及其电化学性质，并用于测定维生素B1(V_(B1))。在pH7.4磷酸盐缓冲溶液(PBS)中，VB1在叁聚氰酰胺修饰电极上产生一灵敏的氧化峰，V_(B1)的浓度在6×10~(-6)～1×10~(-3)mol／L范围内与峰电流呈良好的线性关系，检测下限为2.1x10~(-6)mol／L。V_(B6),V_(B2)对V_(B1)的测定无影响，电极重现性良好，用于测实际样品，得到满意的效果． 本文附篇报导光度法测定牛血清白蛋白(BSA)及人血清白蛋白(HSA)的研究．在pH3.27左右的Britton-Robinson(B-R)缓冲溶液中，对二胺基亚苄罗丹宁与牛血清白蛋白(BSA)结合生成复合物，此复合物在405nm处有最大吸收峰，复合物的吸光度与BSA的含量60～138mg／L在范围内呈线性关系．在最佳测定条件下，该反应选择性、重现性和对照性均好，且操作简便。 在PH 3石左右的缓冲溶液中殷试剂m与人血清白蛋白mSA）能形成复和物，吸光度与HSA的含量呈线性关系。复合物的吸收峰为人maxwt60nln，比铰试剂本身紫移 80nln左右。HAS标准曲线在其质量浓度 20～140mg／L间呈线性关系。实验表明该反应选择性、重现性和对照性很好，操作简便，适用测定浓度范围宽。
李一峻, 常子栋, 何锡文[2]2007年在《电化学分析的进展及应用》文中指出本文对2005年1月～2007年3月间我国电化学分析的发展进行了评述。文章按照电化学分析的不同领域分为极谱与伏安法,微电极、超微电极和修饰电极,离子选择性电极与传感器,示波分析法,电泳及色谱电化学,光谱电化学、电致发光法,石英晶体微天平,化学计量学方法,其他分析方法和仪器装置及实验技术等几部分。引用文献561篇。
杜学萍[3]2014年在《电化学传感器在叶酸及叁聚氰胺检测中的应用研究》文中提出本文对电化学传感器的类型、制备方法以及在分析化学中的应用做了综述，并在此基础上，研制了系列性能良好的电化学传感器，应用于叶酸和叁聚氰胺的分析测定，并对其性能进行了探讨。主要内容如下：1.聚次甲基蓝-多壁碳纳米管修饰玻碳电极测定叶酸利用电聚合的方法制备了聚次甲基蓝/多壁碳纳米管(PMB/MWCNTs)修饰玻碳(GC)电极，该电极对叶酸(FA)具有良好的电催化作用。结果表明，在最佳实验条件下，叶酸在-0.51V处的还原峰电流与其浓度在3.4×10-6~1.1×10-4mol/L之间呈良好线性关系，检出限为1.6×10-6mol/L。用标准加入法做了回收实验，回收率在90.8%~101.0%。该电极制备简单，有良好的稳定性。2.聚茜素红-多壁碳纳米管复合膜修饰电极的研制及对叶酸含量的测定采用电聚合方法将茜素红(AR)修饰到多壁碳纳米管(MWCNTs)上，制得了PAR/MWCNTs/GC电极，该电极对叶酸(FA)具有良好的电催化作用。结果表明，在最佳实验条件下，在-0.63V处叶酸还原峰电流与浓度(1.25×10-6~4.00×10-5mol/L)呈现良好线性关系，相关系数为0.9985。用标准加入法检测了回收率，其值达92.0%-102.0%。该电极制作简单，有良好的稳定性。3.基于聚中性红和多壁碳纳米管复合纳米膜测定叶酸含量结合纳米材料的电催化特性和中性红聚合物薄膜的分子识别能力，利用电聚合的方法制备了聚中性红/多壁碳纳米管(PNR/MWCNTs)修饰玻碳(GC)电极，该电极对叶酸(FA)具有良好的电催化作用。实验表明，在最佳实验条件下，叶酸的还原峰电流与其浓度在6.25×10-7~5.00×10-5mol/L之间呈现良好的线性关系，检出限为1.37×10-7mol/L，相关系数为R=0.9986。用标准加入法做了回收实验，回收率在99.3%~103.2%。该复合膜电极制备简单，有良好的稳定性，具有潜在的应用价值。4.聚结晶紫修饰玻碳电极检测叶酸采用电聚合方法将结晶紫(CV)修饰到玻碳电极(GC)上，制得PCV/GC电极，该电极对叶酸(FA)具有良好的电催化作用。结果表明，在最佳实验条件下，在-0.65V处叶酸还原峰电流与浓度(1.00×10-5~7.00×10-5mol/L)呈现良好线性关系，相关系数为0.9963。用标准加入法检测了回收率，其值达90.4%~101.0%。该电极制作简单，有良好的稳定性。5.基于多壁碳纳米管-纳米金复合膜的电化学传感器用于检测叁聚氰胺以多壁碳纳米管-纳米金修饰玻碳电极为基底，然后再其表面修饰一层Nafion膜，制备了一种测定叁聚氰胺的电化学传感器。该电极对叁聚氰胺具有良好的电催化作用。结果表明，在最佳实验条件下，叁聚氰胺的氧化峰电流与其浓度在3.9×10-6~4.0×10-3mol/L之间呈良好线性关系，检出限为1.9×10-6mol/L。用标准加入法做了回收实验，回收率在94.6%~101.0%。该电极制备简单，有良好的稳定性与重现性，具有潜在的应用价值。
张静[4]2013年在《ZnO纳米粒子修饰的γ-氨基丁酸电极的研制与应用》文中指出目的γ-氨基丁酸（GABA）在人体中含量的变化会引起与其相关的一些疾病，为了鉴定、预防和治疗这些疾病，γ-氨基丁酸的含量测定在动植物方面都具有极其重要的意义。发芽糙米是目前研究γ-氨基丁酸最多的一种物质。基于纳米材料的特有性质，本研究首次利用ZnO纳米粒子对电极进行修饰后，测定发芽糙米中γ-氨基丁酸的含量，并与未修饰的电极进行比较。此方法对糙米中γ-氨基丁酸的含量可用于检测鉴定，以确定其中的营养价值。方法邻二氮菲合铁配合物与γ-氨基丁酸形成稳定的配合物，利用该配合物作为电活性物质，首先制备出γ-氨基丁酸碳糊电极、涂炭式γ-氨基丁酸选择电极、涂丝型γ-氨基丁酸选择电极和聚氯乙烯膜γ-氨基丁酸选择电极，然后将ZnO纳米粒子修饰到电活性物上，制备ZnO纳米粒子修饰的γ-氨基丁酸碳糊电极、涂炭式γ-氨基丁酸选择电极、涂丝型γ-氨基丁酸选择电极和聚氯乙烯膜γ-氨基丁酸选择电极。通过电极对γ-氨基丁酸的能斯特响应，测定发芽糙米中γ-氨基丁酸的含量，并将测得结果与分光光度法相比较。结果制备的普通γ-氨基丁酸选择电极中性能最好的是γ-氨基丁酸碳糊电极，电极的线性响应范围为1.0×10~(-5)~8.0×10~(2)mol/L，极差电位为38mV/pC，检测限为5.2×10~(-6)mol/L，pH在3.6~7.5范围内，电势值随着pH的变化不超过±1mV。其次为涂丝型γ-氨基丁酸选择电极，电极的线性响应范围为1.0×10~(-6)~2.1×10~(-2)mol/L，极差电位为29mV/pC，检测限为8.6×10~(-7)mol/L。基丁酸选择电极，该电极的线性响应范围为8.9×10~(-7)~1.0×10~(-1)mol/L，极差电位为61mV/pC，检测限为6.2×10~(-7)mol/L，pH在3.3~7.6范围内，电势值随着pH的变化不超过±1mV。其次为γ-氨基丁酸碳糊电极，该电极的线性响应范围为6.6×10~(-6)~1.0×10~(-1)mol/L，极差电位为55mV/pC，检测限为2.1×10~(-6)mol/L。测定糙米中γ-氨基丁酸的含量，结果经分析与分光光度法相符。结论制备的ZnO纳米粒子修饰的γ-氨基丁酸选择电极与普通γ-氨基丁酸选择电极相比，其线性响应范围更广，检测限更低，响应时间更短，且能够更准确的测定出糙米中γ-氨基丁酸的含量，适用于实际样品的测定。添加的ZnO纳米粒子增强了电极的性能，为今后γ-氨基丁酸电极的研究奠定了基础。
金君[5]2012年在《纳米金属氢氧化物修饰电极非酶葡萄糖传感器的制备及应用》文中进行了进一步梳理非酶葡萄糖传感器在用于葡萄糖的检测时，不存在酶传感器存在的稳定性较差，酶易受温度、pH影响，易失活的缺点，在电化学和电分析化学领域得到了广泛的关注。非酶葡萄糖传感器的研究着重于如何改进制备方法以提高传感器的稳定性、电催化活性及选择性。本论文以复合陶瓷碳电极为基础电极，采用电化学沉积法、层层自组装法、欠电位沉积法及电化学衍生法分别制备了Cu(OH)_2/PPyox、Co(OH)_2/PPyox、Ni(OH)_2/PPyox、Ni(OH)_2/MWNT、Cu-Ni(OH)_2/PPyox、Pt-Ni(OH)_2/PPyox几种纳米粒子修饰电极，研究了葡萄糖在以上几种非酶葡萄糖传感器上的电化学行为，建立非酶电化学检测葡萄糖的新方法。本研究工作在提高非酶葡萄糖传感器的稳定性和电催化活性，拓宽其在电化学分析领域的应用具有重要的意义。全文内容如下：1、采用循环伏安法制备了氢氧化铜/过氧化聚吡咯(Cu(OH)_2/PPyox/CCE)、氢氧化钴/过氧化聚吡咯(Co(OH)_2/PPyox/CCE)及氢氧化镍/过氧化聚吡咯(Ni(OH)_2/PPyox/CCE)修饰的非酶葡萄糖传感器。研究了葡萄糖在Cu(OH)_2/PPyox、Co(OH)_2/PPyox、Ni(OH)_2/PPyox纳米粒子修饰的非酶葡萄糖传感器上的电化学行为。结果表明：在0.10mol·L~(-1)NaOH溶液中，它们对葡萄糖均有较强的催化活性，在优化实验条件下，Cu(OH)_2/PPyox/CCE测定葡萄糖的线性范围为2.010~(-7)~5.610~(-4)mol·L~(-1)与5.610~(-4)~1.210~(-3)mol·L~(-1)，检出限(3sb)为1.010~(-7)mol·L~(-1)，灵敏度分别为2500.0μA·mM~(-1)·cm~(-2)和1250.0μA·mM~(-1)·cm~(-2)；Co(OH)_2/PPyox/CCE测定葡萄糖的线性范围为5.010~(-7)~3.610~(-4)mol·L~(-1)与3.610~(-4)~2.210~(-3)mol·L~(-1)，检出限为1.010~(-7)mol·L~(-1)(3sb)，灵敏度分别为为2774.9μA·mM~(-1)·cm~(-2)和1661.5μA·mM~(-1)·cm~(-2)；Ni(OH)_2/PPyox/CCE测定葡萄糖的线性范围为2.0×10~(-7)~1.7×10~(-4)mol.L~(-1)和1.7×10~(-4)~2.7×10~(-3)mol.L~(-1)，检出限为5.0×10~(-8)mol.L~(-1)，灵敏度分别为3047μA.mM~(-1).cm~(-2)和1380μA.mM~(-1).cm~(-2)。2、采用化学合成法与电化学方法制备了多壁碳纳米管负载氢氧化镍纳米粒子修饰的传感器(Ni(OH)_2/MWNT/CCE)。研究了葡萄糖在该传感器上的电化学行为，结果表明该传感器对葡萄糖有良好的电催化活性，测定葡萄糖的线性范围为2.0×10~(-7)~5.7×10~(-4)mol·L~(-1)和5.7×10~(-4)~2.7×10~(-3)mol·L~(-1)，检出限(3sb)为8.0×10~(-8)mol·L~(-1)，灵敏度分别为2786.5μA·mM~(-1)·cm~(-2)和2005.2μA·mM~(-1)·cm~(-2)。3、采用循环伏安法，制备氢氧化铜镍复合膜修饰的传感器(Cu-Ni(OH)_2/PPyox/CCE)，并对其进行了表征。研究了葡萄糖在该传感器上的电化学行为，结果表明：该传感器对葡萄糖有较强的电催化活性，测定葡萄糖的线性范围为5.0×10~(-7)~1.1×10~(-3)mol·L~(-1)和1.1×10~(-3)mol·L~(-1)~5.8×10~(-3)mol·L~(-1)，检出限为2.0×10~(-7)mol·L~(-1)(3sb)，灵敏度分别为1069.3μA·mM~(-1)·cm~(-2)和505.7μA·mM~(-1)·cm~(-2)。4、采用循环伏安法制备了纳米氢氧化镍修饰的传感器(Pt-Ni(OH)_2/PPyox/CCE)。研究了葡萄糖在该传感器上的电化学行为，结果表明：该传感器对葡萄糖有较强的电催化活性，测定葡萄糖的线性范围为2.0×10~(-7)~5.7×10~(-4)mol·L~(-1)和5.7×10~(-4)~2.7×10~(-3)mol·L~(-1)，检出限(3sb)为8.0×10~(-8)mol·L~(-1)，灵敏度分别为4125μA·mM~(-1)·cm~(-2)和2923μA·mM~(-1)·cm~(-2)。
田利[6]2005年在《过渡金属化合物修饰电极的研究》文中研究指明本论文工作分别以过渡金属化合物(异丙醇钒酯、钼青铜、磷钼酸)为电极修饰材料用聚合物掺杂法、电沉积法制备修饰电极,用循环伏安法、计时电流法、红外光谱吸收及透射电镜等对此类修饰电极中的电活性物质进行表征,并对这些修饰电极的分析应用开展了研究。 第一,通过聚合物掺杂法制备出了异丙醇钒酯/聚丙烯酸碳酸酯修饰电极,用循环伏安法研究了异丙醇钒酯修饰电极的电化学行为及其对抗坏血酸的电催化氧化,从而提出了测定抗坏血酸的新方法。该方法应用于水果中抗坏血酸的分析,具有灵敏度高,抗干扰能力强,操作简便等特点。第二,将异丙醇钒酯与聚丙烯酸碳酸酯修饰在玻碳电极表面而制成了检测碘离子的电化学传感器。该电极具有极高的物理化学稳定性,对溶液中碘离子有很好的催化性能,并将该电极应用于海带中碘离子的测定,获得了令人满意的结果。第叁,电化学方法合成了钼青铜(Li_xMoO_y),将合成的钼青铜用电沉积的方法沉积在玻碳电极上制备出无定形态的混合价的钼氧化物修饰电极。研究了该修饰电极的电化学性质,推测了修饰电极的对碘酸根的催化机理。第四,首次用聚丙烯酸碳酸酯将活性物质钼青铜修饰在金电极表面而制备出钼青铜修饰电极,并用循环伏安法对该电极的电化学性质进行了研究,并与流动注射分析仪联机,从而实现了溶液中碘酸根的在线分析。第五,用聚丙烯酸碳酸酯作为聚合物载体,将磷钼酸固定在玻碳电极表面上而制备出新型的修饰电极,并用循环伏安法对其电化学行为进行了表征,考察了其对碘酸根离子的电催化性能。 本研究工作表明:过渡金属化合物有很好的电催化性质,从而可以制备出进行微量检测的不同的电化学检测器。
张苗[7]2013年在《氮杂蒽型染料在碳糊电极上的电化学聚合及电催化性能研究》文中提出本论文主要研究了中性红(Neutral Red, NR)、硫堇(Thionine, TH)在碳糊电极(Carbon Paste Electrode, CPE)上的电化学聚合及性质，以及在聚合过程中分别掺杂镍离子(Ni~(2+))与亚铁氰根(Fe(CN)_6~(4-))的聚合物修饰电极的电催化性能。论文可分为以下五部分：第一部分阐述了化学修饰碳糊电极(Chemically Modified Carbon PasteElectrode, CMCPE)的制备、表征方法、应用及发展；然后介绍了聚合物修饰电极的类型、性质、制备方法及发展等；最后分别对聚合物掺杂和有机染料作为修饰剂在电极中的应用进行了概述。同时提出了有机染料聚合物修饰碳糊电极的研究意义。第二部分通过中性红在CPE上的电化学聚合制备了聚中性红膜修饰碳糊电极(PNR/CPE)。研究了PNR/CPE的制备方法及最佳聚合条件，通过循环伏安法(CV)对修饰电极进行了表征，并讨论了修饰电极的电化学特性。PNR/CPE对盐酸异丙嗪(Promethazine Hydrochloride, PZ)具有很强的电催化活性。其含量分析的浓度范围为1.0×1~(-6)～1.0×10~(-3)mol·L~(-1)，检出限为2.0×10~(-7)mol·L~(-1)。PNR/CPE有着良好的重现性和稳定性，可用于实际样品的测定。第叁部分采用CV法制备了聚硫堇修饰碳糊电极(PTH/CPE)。通过扫描电子显微镜(SEM)对聚合膜的表面形貌进行观测分析，研究了氧氟沙星(Ofloxacin, OFLX)与依诺沙星(Enoxacin, ENX)在该修饰电极上的电化学行为，并优化了测定条件。实验结果表明：硫堇可通过CV法在CPE表面形成一层蓝色的聚硫堇薄膜，该聚合膜对喹诺酮类药物具有良好的电催化氧化作用。计算了OFLX和ENX在PTH/CPE上的部分动力学参数：电荷转移系数、电极反应扩散系数D及反应速率常数kf。PTH/CPE用于实际样品中OFLX和ENX的测定，可得到满意的结果。第四部分在CPE上通过共聚的方式电聚合制备了聚中性红/Ni~(2+)修饰碳糊电极(Ni~(2+)/PNR/CPE)。在0.1mol/LNaOH溶液中扫描活化后，与裸碳糊电极相比，该修饰电极在0.531V/0.348V处有一对明显的氧化还原峰，表明Ni~(2+)离子已掺杂于聚合膜中。分别通过扫描电子显微镜(SEM)及X射线能谱仪(EDS)对聚合膜的表面形貌进行观测和分析。研究结果表明：Ni~(2+)/PNR/CPE在碱性介质中对葡萄糖的氧化具有明显的电催化作用。计算了葡萄糖的部分动力学参数；葡萄糖的氧化峰电流与浓度呈现良好的线性关系，其浓度检测范围为1.0×10~(-5)1.0×10-2mol/L，检出限为5×1~(-6)mol/L (S/N=3)，该修饰电极制备方法简单、灵敏度高、稳定性好，可用于测定实际样品中葡萄糖的含量。第五部分采用CV法在CPE上以共聚电化学聚合的方式制备了聚硫堇/亚铁氰根修饰碳糊电极(PTH/Fe(CN)_6~(4-)/CPE)，优化了电极制备条件。与PTH/CPE相比，该修饰电极在4.5mol/L HAc空白底液中，新产生一对明显的氧化还原峰，即Fe~(2+)离子已成功掺杂于聚硫堇薄膜中。实验结果显示：PTH/Fe(CN)_6~(4-)/CPE对维生素B_6(Vitamin B_6, VB_6)的氧化具有电催化作用。计算了VB_6在PTH/Fe(CN)6/CPE上的部分动力学参数。对VB_6进行含量分析的浓度范围为3.0×10~(-5)1.0×10~(-3)mol/L，其检测限可达6.0×1~(-6)mol/L(S/N=3)，因此，PTH/Fe(CN)_6~(4-)/CPE可用于药物分析中VB_6含量的测定。
聂涛[8]2014年在《电活性PEDOT/纳米复合材料应用于B族维生素的检测》文中研究指明电化学生物传感器具有灵敏性、便携性、特异性、快捷性、低成本和实时在线检测与分析等特点，因此在生物医学、环境检测、食品和医药工业等领域有着重要的应用价值。近年来，采用新技术、新材料成为电化学生物传感器的主流发展方向，其中基于聚（3,4-乙撑二氧噻吩）（PEDOT）纳米复合材料的电化学生物传感器是目前的研究热点。PEDOT具有高电导率、良好的环境稳定性和生物兼容性，并且具备导电聚合物的柔韧性及可加工性等性能，已经引起了科学界的广泛关注。然而，PEDOT存在理论比容量低、电催化活性不够理想等缺点而限制了其进一步的应用。为此，选用具有优异性能的纳米材料与PEDOT复合制备PEDOT纳米复合材料可以弥补上述缺陷。本论文主要围绕电活性PEDOT/纳米复合材料的可控制备及其传感应用开展了相关的研究。具体研究工作如下：(1)通过掺杂法制备PEDOT电活性物质（羧基化的二茂铁离子（Fc-）和亚铁氰跟离子（Fe(CN)64-））纳米复合膜，所制备的纳米薄膜可以构建生物传感器应用于VB2、VB6和VC的同时检测。实验结果表明，该传感器对于VB2、VB6和VC的检测具有良好的选择性，较高的灵敏度和快速的传感响应。此外，电活性物质可以有效地提高PEDOT的电催化活性和电导率。(2)通过掺杂法制备PEDOT/苯磺酸衍生物复合物膜，用于VB2、VB9和VC的电催化研究。通过比较PEDOT/苯磺酸衍生物复合修饰电极，得出PEDOT/对氨基苯磺酸离子（p-ABS-）膜对VB2、VB9和VC具有高的电催化峰电流，宽的线性范围（分别为0.05~200μmol/L,0.5~1000μmol/L和1~1500μmol/L），低的检出限（分别为0.015μmol/L,0.12μmol/L和0.46μmol/L）。实验结果表明，纳米结构的PEDOT/p-ABS膜具有大的有效表面积，且p-ABS-上的氨基与VB2、VB9和VC能够产生氢键和静电作用。(3)利用一步共沉积法制备PEDOT/二氧化锆纳米颗粒（ZrO2NPs）纳米复合材料修饰电极，并对VB2、VB9和VC进行同时检测。VB2、VB6和VC的检测灵敏度高，检出限分别达到0.012μmol/L，0.20μmol/L和0.45μmol/L。实验结果表明，该修饰电极具有良好的稳定性，经过连续20次的重复性试验，其响应信号仍能达到原始信号的100%。此外，ZrO2NPs可有效提高PEDOT的比表面积和催化性能。(4)利用电化学法制备PEDOT/β-环糊精功能化的单壁碳纳米管（β-CD-SWCNT）复合材料，基于该纳米复合材料修饰电极构建的电化学生物传感器对叶酸（FA）和尿酸（UA）表现出良好的电催化活性。实验数据显示FA的线性范围为1~1000μmol/L，检出限为0.8μmol/L，UA的线性范围为0.1~500μmol/L，检出限为0.07μmol/L。实验结果表明，PEDOT/β-CD-SWCNT复合材料电活性好、有效表面积大，可以作为FA和UA有效的电子转移介质，其构建的传感器表现出良好的稳定性和选择性。
储海虹[9]2011年在《基于鲁米诺电化学发光的生物传感技术研究》文中认为电化学发光或电致化学发光分析方法(Electrochemiluminescence,ECL)是指直接利用电化学反应形成激发态发光体而发光或通过电解产物之间、电解产物与体系中某组分之间进行化学反应产生光辐射而实现分析物测定的发光分析技术,是电化学与化学发光分析相结合的产物。与传统的化学发光分析法相比,ECL分析法不仅具有化学发光分析法的灵敏度高和线性范围宽等优点,而且在许多方面优于化学发光分析,包括如:第一,不稳定的化学试剂和中间体在电极表面定量生成,且迅速进行化学发光反应;第二,电化学反应可以通过改变所施加的电位加以控制,所以可以有选择地控制化学反应而不需要采取额外的分离手段;第叁,电化学氧化能力是连续的,在同一化学条件下可以通过控制电位加以改变电化学氧化能力。本论文在全面总结和论述ECL分析的基本原理、常见ECL体系反应机理以及生物传感器的基本原理、分类、应用等方面的研究等基础上,进行了以下叁方面的研究工作:一、鲁米诺电化学发光体系是基于电化学氧化鲁米诺生成自由基,所生成的自由基不稳定,再进一步被一些氧化剂氧化产生化学发光。虽然ECL分析法具有灵敏度高、线性范围宽和仪器设备简单等优点,但是在中性、弱碱性介质这样有利于生物分子保持活性的环境中,鲁米诺的ECL发光极弱,传统的鲁米诺ECL应用多在强碱性介质中进行。为保持生物分子的活性,考虑利用合理的措施来有效实现鲁米诺在中性、弱碱性介质环境中的ECL增敏,对其发展和应用都有很高的学术和实用价值。在已经建立的ECL分析体系的基础上,探讨了纳米材料如金溶胶(Au sol)和铂溶胶(Pt sol)、有机分子如氯霉素(Chloramphenicol,CAP)和半胱氨酸(Cysteine)、以及介质体系如微乳液(Microemulsion)和离子液体(Ion Liquid)在中性、弱碱性介质中对鲁米诺ECL的增敏作用,研究中发现ECL信号与增敏剂之间均存在可以被实际应用的确定的定量关系,并探讨了各体系的增敏机理。在此基础上,采用吸附、自组装等手段制备了相关的修饰电极,而且可以有效实现ECL物质鲁米诺的固定化,在成功提高检测灵敏度的前提下,实现微量、痕量生物分子(如维生素C、褪黑素、超氧化物歧化酶等)的检测。二、在中性或弱碱性介质中,对溶解氧、过氧化氢(H_2O_2)、辣根过氧化氢酶(HRP)/ H_2O_2、黄嘌呤氧化酶(XOD)/次黄嘌呤(Xanthine)、尿酸酶(Uricase)/尿酸(UA)以及谷丙转氨酶(ALT)等对鲁米诺电化学发光的增敏(或猝灭)行为进行了研究,进而对机理进行了探讨。研究结果表明,O_2、H_2O_2及其氧化还原过程中生成的具有更强氧化性的活性氧(Reactive oxygen species,ROSs)对鲁米诺的电化学发光具有显着的增敏效果,促进鲁米诺中间态自由基激发,导致ECL信号增强,在生物反应适合的酸度范围内,对鲁米诺ECL的增敏作用尤其显着,为研究生物ECL传感器奠定了良好的基础。由于辣根过氧化氢酶(HRP)催化H_2O_2的分解,故猝灭H_2O_2增敏的鲁米诺ECL。其他酶催化反应均可在电极表面产生活性氧物质,从而增敏鲁米诺的ECL,并可建立与相关底物浓度间的定量关系。研究中,结合循环伏安(Cyclic Voltammetry, CV)法,紫外-可见吸收光谱(Ultraviolet-Visible Absorption Spectrometry, UV-Vis)法等方法探讨了有关机理。在此基础上,采用能较好保持生物分子活性的固定化方法和材料,将生物活性物质修饰于电极表面,制备了响应性能优良的ECL生物传感器,稳定性好,灵敏度高。将制备的ECL生物传感器应用到一些生物分子(如超氧化物歧化酶、ALT、尿酸等)的检测中,均获得满意的结果。这些ECL生物传感器在保持生物分子活性的前提下,兼具了ECL的高灵敏度以及酶的高选择性,对于相关物质的检测的灵敏度高、检测限低、具有很强的实用性。叁、DNA是生物体的基本遗传物质,是遗传信息的载体,它在生物的生长、发育和繁殖等生命活动中起着非常重要的作用。建立简单、敏感、特异和快速的病源、基因和药物检测方法,对疾病的预防、诊断和治疗具有重要的意义。论文研究了DNA在弱碱性介质中对鲁米诺ECL的猝灭作用,并用循环伏安法、紫外-可见吸收光谱法和荧光光谱法等讨论了其猝灭机理。采用金纳米粒子(Au NPs)和碳纳米管(CNTs)的复合纳米材料作为DNA的固定载体,应用鲁米诺的ECL作为对DNA响应的信号输出,制备了一种检测限低,灵敏度高、重现性好的DNA生物传感器。对应用ECL技术于不同互补状态的寡聚核苷酸杂交的表征进行了研究,结果表明ECL技术可以作为一种可靠的免标记表征杂交状态的手段。而药物与DNA相互作用的研究是认识某些疾病的致病机制和药物的治疗机制的基础,在阐明DNA结构和功能方面也具有重要意义。研究中探讨了利用ECL信号研究药物小分子如氯霉素(CAP)对DNA的损伤行为,并对其作用机理进行了探讨,为药物小分子损伤DNA的研究提供了一种可靠灵敏的检测模型。该研究对开发具有新颖特性的电化学发光探针和传感界面构造的新原理和新方法、以及设计和研制适用于检测蛋白质、基因或小分子药物的高灵敏度、高选择性、可重复使用的电化学发光DNA传感器具有很大的指导意义。
平建峰[10]2012年在《基于纳米功能材料的乳品安全和品质快速检测方法与仪器研究》文中指出乳品,含有丰富的蛋白质、脂肪、乳糖、矿物质以及人体所需的各种维生素和氨基酸,被誉为“最为接近人类理想膳食的食物”。人均乳品消费量是衡量一个国家人民生活水平的主要指标之一,乳品产业已成为世界各国发展现代农业的重要组成部分。自改革开放以来,我国乳品产业呈现快速发展之势,现已成为世界上乳业生产增长最快的国家之一。然而其产品安全状况却不容乐观,尤其是近几年,国内乳品行业频繁爆发质量安全事件,使得乳品的安全问题日益严重。除了安全问题,乳品的品质也存在许多问题,如质量不过关、掺假、虚报营养成分等。乳品的安全与品质需要检测方法的评价。传统的乳品检测方法存在着较多不足,如操作复杂、检测对象有限、仪器昂贵等。电化学传感技术由于其所需仪器简单、检测成本低、易于实现现场和在线检测等优点,在生物医学、环境监测、农产品和医药等领域具有广泛的应用前景。如何利用电化学传感技术快速、灵敏、准确检测农产品的有害有毒物质,是当前农产品安全领域中既新颖又极具吸引力的热门研究课题之一。但是传统电化学传感器存在着灵敏度低,响应速度慢以及稳定性差等缺点。近年来,纳米功能材料的出现为解决这些问题提供了新的思路。将纳米功能材料应用到电化学传感器件中,由于其独特的性质可提高传感器件的响应性能,已成为当前研究的热点。本文将纳米技术与电化学传感技术相结合,探索用于乳品安全和品质的快速检测方法。以乳品中常见的有毒有害物质过氧化氢和重金属离子及营养成分抗坏血酸和钙离子作为研究对象,构建了基于纳米功能材料的新型电化学传感器件实现对上述几种对象的快速、灵敏、准确、方便检测。并在此基础上,搭建了基于纳米功能材料的便携式乳品快速检测仪。主要研究内容、结果和结论如下：(1)基于氧化铜纳米颗粒的电化学传感技术用于乳品中过氧化氢残留的快速检测建立了一种基于纳米功能材料的过氧化氢快速检测方法。首先利用化学水相沉淀法制备了氧化铜纳米颗粒,然后将其用于修饰电化学传感器件。为了获得较好的稳定性和抗干扰能力,采用了碳离子液体电极作为基底工作电极,同时为了提高传感器件的重复可用性,本文首次采用了本体修饰法将氧化铜纳米颗粒掺杂在基底工作电极中。实验中,利用电流-时间曲线法测得的响应电流与溶液中过氧化氢浓度之间的线性正比关系,来检测过氧化氢含量。在最优检测条件下,该新型传感器件的分析性能如下：线性响应范围为1.0×10-6～2.5×10-3mol/L,线性回归方程为I(μA)=-0.0667+11.3333C(mM),线性相关系数为0.9990,灵敏度为392.99μA mM-1cm-2,检测下限为0.5×10-6mol/L。同时,该传感器件还具有较高的选择性、一致性、重现性和稳定性。灭菌乳和酸乳中过氧化氢的分析与检测：定性分析采用本文中所研究的新型电化学传感技术与酶催化方法联用,单个乳品样品的定性分析时间约为2min；定量检测采用标准加入法,单个乳品样品的定量检测时间约为20min,分析结果与国标方法(GB23499-2009)相一致,两者之间误差小于5.0%。结果表明,基于氧化铜纳米功能材料的新型电化学传感技术可以实现乳品中过氧化氢残留的快速定性识别和定量检测。(2)基于氧化铋纳米颗粒的电化学传感技术用于乳品中重金属离子的快速检测建立了一种基于纳米功能材料的重金属离子快速检测方法。本文首次制备了基于氧化铋纳米颗粒的电化学传感器件。该传感器件利用碳离子液体电极为基底工作电极,通过本体修饰法将氧化铋纳米颗粒掺杂在基底工作电极中。该电极可以在电极表面钝化或受到损伤时,通过简单的打磨处理后,即可继续使用,且重现性高。实验中,采用方波阳极溶出伏安法同时检测铅离子和镉离子。研究了实验参数对分析结果的影响,得出了重金属铅离子和镉离子检测的最佳参数：电极中氧化铋纳米颗粒的掺杂量为2%、醋酸缓冲液的pH值为4.5,沉积时间为180s,沉积电位为-1.2V。在最优条件下,该新型传感器件的分析性能如下：铅离子的线性响应范围为1.0～100.0μg/L,线性回归方程为I(μA)=-0.0083+0.3346C(μg/L),线性相关系数为0.9924,灵敏度为5.23μA(μg/L)-1cm-2,检测下限为0.21μg/L；镉离子的线性响应范围为1.0～100.0μg/L,线性回归方程为I(μA)=-0.0211+0.4037C(μg/L),线性相关系数为0.9927,灵敏度为5.92μA(μg/L)-1cm-2,检测下限为0.1μg/L。干扰实验表明当溶液中常见金属离子浓度200倍于铅离子和镉离子时,两种重金属离子的响应电流变化小于5%。同时该传感器件还具有较好的一致性、重现性和稳定性。全脂奶粉和婴幼儿奶粉中铅离子与镉离子的检测：利用方波阳极溶出伏安法中铅离子和镉离子的溶出峰电位对乳品样品进行定性分析,单个乳品样品的定性分析时间约为5min；定量检测采用标准加入法,单个乳品样品的定量检测时间约为30min,分析结果与国标方法(GB5009.12-2010和GB/T5009.15-2003)相一致。样品中铅离子加标平均回收率为100.8%,镉离子加标平均回收率为100.5%。结果表明,基于氧化铋纳米功能材料的新型电化学传感技术可以实现乳品中痕量重金属铅离子和镉离子的快速定性识别和定量检测。(3)基于单壁碳纳米管的电化学传感技术用于乳品中抗坏血酸的快速检测建立了一种基于纳米功能材料的抗坏血酸快速检测方法。本文首次制备了基于单壁碳纳米管和离子液体的电化学传感器件。该新型传感器件对抗坏血酸的氧化表现出较高的电催化活性,能在零电位处催化抗坏血酸的氧化。实验中发现利用差分脉冲伏安法检测抗坏血酸时,其氧化峰的电流值与抗坏血酸的浓度成线性正比关系。在最优条件下,该传感器件的分析性能如下：线性响应范围为3.0×10-6～4.2×10-3mol/L,线性回归方程为I(μA)=0.1603+20.1214C(mM),线性相关系数为0.9990,灵敏度为301.92μA mM-1cm-2,检测下限为1.0×10-6mol/L。同时该传感器件还具有较好的选择性、一致性、重现性和稳定性。采用标准加入法对婴幼儿奶粉和果奶中抗坏血酸的含量进行定量检测,分析结果与AOAC推荐的2,6-Dichloroindophenol商定法相一致,两者之间误差小于4.0%,单个样品的定量检测时间为20min。样品中抗坏血酸加标平均回收率为101.1%。结果表明,基于碳纳米管的新型电化学传感技术可以实现乳品中抗坏血酸的快速定量检测。(4)基于石墨烯纳米材料的电化学传感技术用于乳品中矿物质元素钙的快速检测建立了一种基于纳米功能材料的钙离子快速检测方法。本文首次制备了基于石墨烯纳米材料为固态接触层的固态接触型钙离子选择性电极。研究发现采用石墨烯纳米材料作为固态接触型离子选择性电极的固态接触层时,可以显着改进离子选择性电极的稳定性并缩短响应时间。该新型传感器件的分析性能如下：整个线性范围内响应时间(t95%)小于8s,线性响应范围为10-5.8～10-1.8mol/L,线性相关系数为0.9993,响应斜率为29.2mV/decade (±0.3mV/decade),检测下限为10-6mol/L；对五种金属离子(Mg2+、K+、Na+、Li+、NH4+)的选择性系数分别为-4.6,-2.2,-2.8,-2.5,-3.6。水层测试表明石墨烯层与钙离子敏感膜之间无水膜形成。同时研究了溶液中的溶解氧、二氧化碳、氧化还原物质等对传感器件的影响,结果表明上述干扰物质均不会对传感器件的检测带来影响。另外,该传感器件还表现出较高的电位稳定性,持续监测钙离子24h其电位偏移值约为13.7μV/h；较好的电位重现性,连续多次交替测量不同浓度的钙离子溶液时,其电位误差小于1.2%；室温保存叁个月后其分析性能无明显变化。在检测灭菌乳和高钙奶中钙离子时,采用了两种方法即一点标定法和标准加入法,两者检测结果基本一致。同时与国标方法(GB5413.21-2010)相比,误差均在5.0%以内。样品中钙离子加标平均回收率为100.6%。结果表明,基于石墨烯纳米功能材料为固态接触层的新型固态接触型钙离子选择性电极可以实现乳品中矿物质元素钙的快速定量检测。(5)搭建基于纳米功能材料的便携式乳品快速检测仪探索了搭建基于纳米功能材料的便携式乳品快速检测仪的可行性。采用丝网印刷工艺研制了四种低成本、灵敏度高、一致性好的可抛弃传感器件,分别是基于电化学还原石墨烯纳米材料修饰的过氧化氢传感器件,基于氧化铋纳米颗粒掺杂的重金属离子传感器件,基于化学还原石墨烯纳米材料掺杂的抗坏血酸传感器件及基于电化学还原石墨烯纳米材料和钙离子选择性膜修饰的钙离子传感器件。研制的小型化检测仪可以实现十种电化学分析技术且能完成叁种电极体系的电化学分析与检测。便携式乳品快速检测仪由可抛弃传感器件和小型化检测仪组成。该分析仪可以实现多通道同时检测多种分析物或分析多个样品,同时具有体积小便于携带,测量结果准确,精度高,检测速度快,可连续检测等特点。研究结果表明,基于纳米功能材料的便携式乳品快速检测仪可以实现乳品中有毒有害物质和营养成分的快速检测。
参考文献：
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[8]. 电活性PEDOT/纳米复合材料应用于B族维生素的检测[D]. 聂涛. 江西农业大学. 2014
[9]. 基于鲁米诺电化学发光的生物传感技术研究[D]. 储海虹. 苏州大学. 2011
[10]. 基于纳米功能材料的乳品安全和品质快速检测方法与仪器研究[D]. 平建峰. 浙江大学. 2012