基于Pr、W、Dy纳米复合材料的电化学传感器

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电化学传感器是近年来发展起来的一种新型传感器,是一种集化学、生物学、医学、电子等诸多学科于一身的新技术。进入21世纪,随着纳米技术的快速发展,新型电化学传感器的研究进入一个新的阶段。碳材料是目前广泛应用的一类无机非金属材料,由于其具有高比表面积、高稳定性以及良好的导电性,在电化学传感器领域得到广泛应用。本文采用水热合成等方法制备纳米材料,引入稀土元素以及碳材料构建新型传感器,将传感器的性能提高到一个新的水平。主要的研究成果如下:(1)PrFeO3-MoS2纳米复合材料对亚硝酸盐的检测文章利用溶胶-凝胶法和水热法制备PrFeO3-MoS2纳米复合材料,修饰在玻碳电极上制备新型电化学传感器对亚硝酸盐进行检测。通过X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等测试手段,对所制备纳米材料的结构和组成进行表征,采用循环伏安法(CV)和电化学阻抗法(EIS)对电化学传感器的构筑过程进行分析。通过研究发现,PrFeO3-MoS2纳米复合材料对亚硝酸盐具有良好的选择性和灵敏度,且该检测方法方便、快捷,可用于对环境和食品中亚硝酸盐的监控。在亚硝酸盐浓度为5-3000μmol·L-1的范围,CV响应值与亚硝酸盐浓度成线性相关关系,同时传感器具有好的稳定性和重现性。(2)基于MWCNTs-WOx纳米复合材料构筑的多巴胺电化学传感器MWCNTs-WOx纳米复合材料通过电化学沉积法制备而成,利用场发射扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱分析仪(XPS)对其形貌组成进行表征,电化学阻抗(EIS)技术对该修饰电极进行电化学表征。采用循环伏安(CV)法研究了多巴胺(DA)在该修饰电极上的电化学行为,以差分脉冲伏安(DPV)法建立DA干扰检测方法。研究表明在pH=6.5磷酸盐缓冲液(PBS)中,MWCNTs-WOx纳米复合材料对多巴胺有明显的电催化作用。在试验优化条件下,测得氧化峰电流与DA浓度在0.051.0mmol·L-1范围内呈良好的线性关系,检测限为16.67μmol?L-1。同时探究不同实验参数对修饰电极响应电流的影响,发现该电化学传感器具有可重现性,高选择性以及较强的抗干扰能力。当UA存在时,建立了一种能够准确检测DA的含量的新方法,并将此方法成功应用于实际样品多巴胺注射液含量的检测。(3)基于GO-Dy2O3/Hb复合材料的H2O2生物传感器通过改进的Hummers法合成了GO,水热法制备了纳米氧化镝Dy2O3),利用场发射扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其进行形貌表征和结构分析。将GO-Dy2O3和血红蛋白(Hb)复合材料修饰于裸玻碳电极(GCE)表面,用于构筑生物传感器,从而实现对H2O2的检测。采用循环伏安(CV)和电化学交流阻抗(EIS)技术对修饰电极进行表征,结果表明,GO-Dy2O3/Hb修饰电极对H2O2具有良好的电化学催化作用;同时由于GO-Dy2O3具有良好的导电性和生物相容性,能够促进Hb与工作电极间电子的直接转移。为了研究在不同pH值和电化学扫速情况下对修饰电极电流信号的影响。通过优化实验条件,在60300μmol?L-1范围内,该生物传感器对H2O2表现出良好的线性相关,相关线性系数R2=0.996,检出限为20μmol?L-1(S/N=3)。研究发现,该生物传感器稳定性高、重现性好、检测范围宽、抗干扰能力强,可用于检测医用H2O2消毒液。
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