基于纳米复合材料修饰电极的过氧化氢传感器的研究

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过氧化氢(H202)作为一种简单、常见的小分子化合物,在生物系统和实际应用中均有重要意义,开发简便、有效的H202电化学传感器吸引了越来越多研究人员的关注。本文采用新型纳米复合材料构建无酶型过氧化氢电化学传感器,可实现对H202含量的有效测定。主要工作如下:1.采用Fe304磁性纳米粒子(MNPs),氧化石墨烯(GO)和第四代聚酰胺-胺型树枝状高分子(PAMAM-G4)构建电化学传感器检测过氧化氢。先合成Fe3O4-GONPs,再与PAMAM结合,将此复合材料修饰在金电极表面作为工作电极。由于Fe3O4MNPs具有模拟酶性质,并且有很好的生物相容性,而GO拥有多个含氧官能团,能与Fe3O4MNPs耦合成石墨烯薄片,显示出优异的综合性能。PAMAM表面活性基团密度高,结构均匀,可以与其他材料通过静电作用自行组装成膜。结合了三者优异的性能,通过电流-时间曲线法实现对H202的检测。在最优实验条件下,所制备的传感器对H202浓度的响应线性范围为2.0×105~1.0×10-3mol·L-1(相关系数为0.9950,n=10),检出限为2.0 x 10-6mol.L-1(3σ),同时对实际样品进行了加标回收实验,回收率为96.9%~108.1%。该修饰电极具有优异的电化学性能,重现性好,稳定期长,制备简便,可以很好的应用于过氧化氢的检测。2.采用循环伏安法,将聚噻吩-氧化石墨烯复合物膜和普鲁士蓝(PB)膜层层聚合在玻碳电极表面,制备H202的电化学传感器。由于PB膜良好的电催化性能及类似于人工过氧化物酶的性质,已经被广泛应用于生物传感器领域。而聚噻吩-氧化石墨烯膜有良好的电化学稳定性,两者协同作用,为H2O2的检测提供了可能。利用电流-时间曲线法检测H202,在最优实验条件下,线性范围为1.0×10-6~1.0×10-4mol·L-1,相关系数为0.9965,检出限是3.2×1()-7mol·L-1(36)。实验表明,通过电化学聚合制备的导电聚合物膜稳定性好,所制备的传感器易于保存,稳定性好,对于H202的检测具有潜在的应用价值。3.以氧化石墨烯和尿素为原料,按照一定比例通过水热反应合成氮掺杂的氧化石墨烯材料。将氮掺杂氧化石墨烯与金纳米粒子层层自组装于玻碳电极表面,实现对H202的检测。由于尿素的加入,使得GO中大量含氧基团脱去,使其具有丰富的网络多孔结构,大大增强了材料的电容性能。同时金纳米粒子具有良好的电催化和电化学特征,结合二者的优良电学性能,在最佳条件下,通过差分脉冲伏安法(DPV)对H202进行了检测。在浓度为1.0 x 10-7mo1.L-1到1.0×10-5 mol·L-1的范围内,H202的浓度与电流响应成良好的线性关系,其检出限是4.9 × 10-8mol·L-1。此传感器操作简便,重现性好,表明氮掺杂氧化石墨烯在电化学传感器领域有良好的应用前景。
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