基于ZIF-8和MXene纳米空腔材料电化学传感器的构建及应用研究

来源 :河北大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:liuye1111111
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电化学传感器的优点有灵敏度高、分析速度快、操作简便、易微型化、成本较低、可连续在线检测等,这使得它逐渐在各领域得到广泛利用。酶生物传感器是电化学传感器的一个重要组成部分,其对目标底物有极高的选择性,而金属有机骨架(MOFs)是将含金属离子的次级结构单元与有机配体连接起来,其中金属离子作为骨架的结点,通过强配位键与配体生成具有永久孔隙的晶体框架。MOFs具有高的比表面积,并且可以通过控制有机配体的种类或大小来调整MOFs的孔径,而且MOFs材料末端连接很多含氧或含氮官能团,使得它很容易与其他材料进行修饰,当MOFs材料与其他纳米导电材料复合时可以很好地改善其导电性差的缺点,提高电化学检测的灵敏度,因此MOF复合材料材料是酶生物传感器的优良载体。本文基于ZIF-8及其复合材料作为电极修饰材料,构建了电化学性质优异且稳定的电化学酶传感器,并用于所选酶的底物的检测。主要内容包括:(1)首先在ZIF-8晶体生长过程中掺入PVP分散的碳纳米管(CNT)合成出ZIF-8/CNT纳米空腔复合材料,接下来运用一锅法将葡萄糖氧化酶(GOD)和葡萄糖脱氢酶(GDH)分别封装进ZIF-8/CNT空腔内部,以此构建了葡萄糖电化学生物传感器。在GOD@ZIF-8/CNT催化葡萄糖氧化反应的过程中,葡萄糖浓度范围在0.96.0 mM,FAD/FADH2的氧化还原峰电流与葡萄糖浓度增加呈现良好的线性趋势,R2可达0.975,并且该酶传感器表现出良好的选择性和重现性。对于GDH@ZIF-8/CNT催化葡萄糖氧化反应中,选择0.1 mM次甲基绿作为电子媒介体,葡萄糖浓度范围控制在0.95.0 mM之间,次甲基绿的氧化还原峰随葡萄糖浓度的增加呈比例增大,电流信号与浓度之间也呈现出良好线性关系,R2为0.993。该生物传感器有着高的选择性和重现性,为电化学检测葡萄糖提供了一种可靠、灵敏的方法。(2)通过制备出PVP分散的金纳米粒子(AuNPs),接着以ZIF-8为模板,运用一锅法将AuNPs封装进ZIF-8腔体内部,最后将漆酶固定到Au@ZIF-8修饰的GCE电极表面,从而建立一种检测ABTS与邻苯二胺的电化学方法。AuNPs封装进ZIF-8空腔内部可以有效利用ZIF-8特殊结构特点并且进一步增强复合材料的电子传导能力。用CV法测试漆酶/AuNPs@ZIF-8修饰电极对ABTS与邻苯二胺有良好的电催化能力,ABTS(0.12 mM,R2=0.9928)与邻苯二胺(0.0151 mM,R2=0.9929)得到良好的线性以及较低的检出限,之后又对该电极的选择性、稳定性以及重复性进行测试,同样有不错的结果。通过用漆酶/Au@ZIF-8对ABTS和邻苯二胺的成功检测,证明该电极在实际应用中具有很高的应用价值。(3)通过HF蚀刻的方法制备了多层MXene,接下来利用超声剥离的方法又得到了少层的MXene,利用线性阳极溶出伏安法分别对三种重金属离子进行电化学检测,得到了良好的线性方程,其中Cu2+检测范围0.02μg/mL1.0μg/mL,R2=0.9908,Hg2+检测范围0.05μg/mL2.0μg/mL,R2=0.9920,Cd2+检测范围0.02μg/mL1.0μg/mL,R2=0.9920,用MXene检测三种金属离子时表现出良好的灵敏度与重现性。当三种金属离子同时存在时,观察到三种金属离子的峰可以很好的分离,表明三种金属离子可以进行同时检测,本次实验证明了新型二维纳米材料MXene在电化学检测重金属离子中的潜在应用。
其他文献
拟建的某二级公路所在地区岩溶工程地质发育。通过分析该区岩溶发育的主要条件,调查各种岩溶形态的分布及发育特点,岩溶地下水的补径排特征来研究其岩溶发育特征,并对拟建公
文中在研究多种农药增效剂的性能,分析了它们各自的优点和缺点的基础上,根据增效剂应具备的性能和作用点,用分子设计的模式,试图从原料-结构-合成工艺,入手开发一种全新的农药增效
本文主要介绍了"曼特宁"超弹牛仔面料在设计开发与实际生产过程中碰到的疑难问题、解决措施以及本产品所要达到的技术目标. 经纱采用高档精梳紧密纺棉纱,纬纱采用超细涤纶纤维
<正>纤维素广泛存在于自然界,全球每年通过光合作用可合成的纤维素可达数千亿吨,具有石油无法比拟的可降解性、可再生性、密度小和对生态环境不产生污染的绿色环保资源。经有
至“十一五”末,苏南整体上已处于工业化后期向后工业化初期的过渡阶段。进入后工业化初期,经济服务化、信息化、融合化速度加快,城市圈之间竞争加剧,城市之间分工加快,区域一体化
<正>研究目的:山西大运体育走廊建设是农村体育场地建设资金筹集多元化的成功范例,其建设模式得到了国家体育总局和国家发改委等有关部委的充分肯定,并作为农村体育场地建设
会议