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本论文工作围绕纳米材料的制备和电化学发光检测技术而展开,并将这两者有机地进行结合。我们制备了不同种类的具有特殊性质的纳米及纳米复合材料,探索了这些材料的性质,并将其作为构筑单元来制备高效的电化学发光传感器。具体的工作分为以下几个方面:
1.通过微乳液的方法合成了尺寸均一的掺杂有Ru(bpy)32+的二氧化硅纳米粒子,由于制备过程的特殊性,使得每一个二氧化硅纳米粒子中都包埋有大量的Ru(bpy)32+分子,而且这些被包埋的Ru(bpy)32+仍然能够保持着较高的电化学发光效率,因此,通过将这些功能纳米粒子分别与壳聚糖,碳纳米管和纳米金结合固定到电极表面制备出高效的电化学发光传感器。另外,将该二氧化硅纳米粒子与磁性纳米粒子结合,又制备出荧光磁性双功能的纳米粒子,并巧妙地通过外加磁场调控的方法将双功能纳米粒子固定到电极表面制备出新颖的电化学发光传感器。
2.在水相中合成了硫代苹果酸保护的CdTe量子点,研究了量子点在水相中的电化学发光过程及其在分析检测方面的应用。我们发现在水相中低电位下CdTe量子点仍然存在电化学发光信号,向该体系中加入胺类物质能够有效地增强该电化学发光信号,并且不同种类的胺对发光信号的增强作用也不同,我们讨论了相关的反应机理并根据发光增强程度对底物胺作以检测。此外,我们还发现某些金属离子和氨基酸能够有效地淬灭量子点的电化学发光信号,因此利用量子点电化学发光技术,我们发展出检测金属离子和氨基酸的体系。
3.将生物传感器的高选择性与电化学发光传感器的高灵敏度相结合,利用不同的固定方法制备了两种新型的乙醇电化学发光生物传感器。首先,将Ru(bpy)32+和乙醇脱氢酶共同包埋在二氧化硅/壳聚糖/聚苯乙烯磺酸钠复合膜中,膜中的二氧化硅和壳聚糖能够提供保持酶活性的微环境,而聚苯乙烯磺酸钠的加入是为了更好的固定Ru(bpy)32+。另外,还尝试将乙醇脱氢酶吸附到Ru(bpy)32+-纳米金聚集体上来制备电化学发光乙醇传感器。纳米金不仅能够通过静电作用固载Ru(bpy)32+,加速电子在Ru(bpy)32+和电极之间的传递,而且由于它和酶分子之间存在着较强的相互作用,因此它也可以作为一种很好的基质来固定脱氢酶。
4.利用不同方法制备了不同尺寸,不同形貌的Fe3O4纳米粒子及相应复合物,并尝试将其应用到电化学催化和化学催化中。首先利用共沉淀法合成了尺寸较小的Fe3O4纳米粒子并基于自组装的方法将其组装到电极表面,根据它对过氧化氢的电催化效应,制备了一种电化学传感器来检测底物过氧化氢。另外,还利用溶剂热法合成出较大尺寸的Fe3O4纳米粒子和Fe3O4@SiO2核壳结构纳米复合物,利用酸腐蚀的方法制备了三维树枝状的磁性纳米粒子,由于其特殊的形貌使其表面积增大,相应的催化活性位点增多,最终导致其催化能力大大提高。