有序介孔碳及其复合材料修饰电极研究

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有序介孔碳(OMC)是一种新颖的碳材料,1999年合成方法被首次报道,其合成模板SBA-15非常便宜,很容易制得。有序介孔碳具有高的比表面积、有序的孔径分布、高的热力学稳定性以及化学惰性等特点,并且与其他介孔材料(比如介孔硅)相比,有序介孔碳本身是很好的良导体,具有较好的导电性。利用有序介孔碳制备电极,可望促进生物分子的电子传递,加快电化学反应的进行。本文采用有序介孔碳及其复合材料修饰电极,研究了槲皮素、尿酸和NADH的电化学行为,并建立了快速灵敏的电化学检测方法。具体研究内容如下:(1)系统地研究了槲皮素在有序介孔碳修饰电极上的电化学行为。实验结果表明:在0.1 mol·L-1 PBS (pH 3.0)溶液中,槲皮素可以在OMC修饰电极上有效富集,并在0.484 V处产生一个灵敏的氧化峰。对测定条件进行优化,在选定的条件下,槲皮素的氧化峰电流与其浓度在2.0×10-9 mol·L-1 - 2.0×10-6 mol·L-1和2.0×10-6 mol·L-1 - 3.0×10-5 mol·L-1范围内分别存在线性关系,检出限达1.0×10-9 mol·L-1。该电极容易再生,且具有良好的稳定性,有可能成为一种灵敏的槲皮素电化学传感器。此外,对槲皮素在OMC修饰电极上反应的电化学参数也进行了测定,并且研究了槲皮素在此电极上的吸附情况。(2)利用循环伏安法和差示脉冲法对尿酸在有序介孔碳修饰电极上的电化学行为进行了研究。在0.1 mol·L-1 PBS (pH 7.0)溶液中,尿酸可以在OMC修饰电极上有效富集,并在0.353 V处产生一个灵敏的氧化峰。在选定的条件下,尿酸的氧化峰电流与其浓度在8×10-7 mol·L-1 - 1×10-4 mol·L-1的范围内呈现良好的线性关系,并且利用该电极成功地对人体尿样中尿酸的浓度进行了检测。同时还对抗坏血酸的影响进行了检测,发现高浓度的抗坏血酸不会影响尿酸的检测,在1 mmol·L-1抗坏血酸存在下尿酸的线性范围为1×10-6 mol·L-1 - 1×10-4 mol·L-1。此外,对尿酸在OMC修饰电极上反应的电化学参数也进行了测定。(3)采用循环伏安法制备了聚硫堇/有序介孔碳复合材料修饰电极,用电化学方法对该修饰电极进行了详细表征,在循环伏安曲线上可以观察到聚硫堇的一对可逆的氧化还原峰,讨论了pH对修饰电极的影响并对修饰电极进行了动力学研究。在0.1 mol·L-1 PBS (pH 7.0)溶液中,0 V电位下,此修饰电极对NADH的催化活性较高,线性范围可达3.4×10-6 mol·L-1 - 8.5×10-4 mol·L-1,检出限达到5.1×10-8 mol·L-1 (信噪比为3),并且能很好的消除尿酸和抗坏血酸的干扰,有希望成为有应用价值的NADH传感器。
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