应用于测定微量水和单糖含量化学修饰电极的制备与研究

论文摘要

化学修饰电极的出现实现了在分子水平上对电极期望功能进行设计,将具有优良化学活性的分子、离子、聚合物固定到电极表面,以便能够提高电极的选择性和灵敏度。本文研究了三种新型化学修饰电极的构建及其在单糖含量和有机溶剂中微量水含量测定中的应用。主要研究工作如下：1.利用电沉积方法,构建了聚烯丙基胺盐酸盐（PAH）/亚铁氰化钾（K4Fe（CN）6）膜修饰电极,并应用于乙腈溶剂中水含量的测定。研究结果表明,当乙腈溶剂中水含量大于0.3%时具有很好的线性关系（R2=0.985）,其检测限达到0.068%。2.利用聚合物滴涂法,构建了聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）-K3Fe（CN）6/K4Fe（CN）6复合物膜修饰电极。研究结果表明,这种复合物膜修饰电极对氯仿、丙酮、四氢呋喃和乙腈中的水含量具有很好的阻抗响应,检测线性范围及检测限分别为：0-0.06%,0.65 ppm（氯仿）；0-0.10%,1.54 ppm（丙酮）；0-0.12%,0.61 ppm（四氢呋哺）；0-0.10%,1.72 ppm（乙腈）。3.利用SA （self assembling）膜法,构建了在金电极表面修饰单层硼酸化合物的修饰电极。通过交流阻抗法（EIS）分别对四种单糖含量进行测定,检测线性范围为0-10-5M,检测限分别为3.3×10-7M（葡萄糖）,2.4×10-7M（果糖）,1.7×10-7M（半乳糖）,8.5×10-7M（甘露糖）。利用循环伏安法（CV）计算得到四种糖的结合常数分别为：3.02×106M-1（葡萄糖）,2.63×106M-1（果糖）,1.24×106M-1（半乳糖）,1.03×106M-1（甘露糖）。4.通过电化学结合荧光显微镜的方法,实现了ITO修饰电极上芘环化合物荧光强度的调节。根据PET（光诱导电子转移）原理,当荧光基团受到一定波长光的激发时能够释放电子,此时对ITO修饰电极施加正/负电位,可以促进/抑制电子的传递,最终达到对荧光强度调节的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 化学修饰电极的起源
• 1.3 化学修饰电极的制备与分类
• 1.3.1 吸附法
• 1.3.2 共价键合法
• 1.3.3 聚合物薄膜法
• 1.3.4. 组合法
• 1.4 化学修饰电极在分析化学上的应用
• 1.4.1 基于物理吸附修饰电极的应用
• 1.4.2 基于化学吸附方法修饰电极的应用
• 1.4.3 基于共价键合方法的化学修饰电极的应用
• 1.4.4 基于聚合物膜修饰电极的应用
• 1.4.5 基于组合法化学修饰电极的应用
• 1.5 研究化学修饰电极的表征方法
• 1.6 本论文的研究构思以及研究内容
• 第二章 基于聚烯丙基氯化铵/亚铁氰化钾修饰电极的电化学传感器
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验药品
• 2.2.3 金电极预处理
• 2.2.4 制备铁氰化钾/聚烯丙基氯化铵溶液
• 2.2.5 亚铁氰化钾/PAH膜的制备
• 2.2.6 电化学测定
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 加入铁氰化钾量对修饰电极电化学性能的影响
• 2.3.2 电沉积时间对修饰电极电化学性能的影响
• 2.3.3 聚合物膜修饰电极的电化学行为
• 2.3.4 聚合物膜修饰电极的稳定性
• 2.3.5 修饰电极在有机溶剂中对微量水的响应
• 2.4 结论
• 3[Fe（CN）₆]/K₄[Fe（CN）₆]修饰电极的电化学阻抗传感器'>第三章 基于聚二甲基二烯丙基氯化铵/K₃[Fe（CN）₆]/K₄[Fe（CN）₆]修饰电极的电化学阻抗传感器
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验仪器
• 3.2.2 实验药品
• 3.2.3 制备带有50微米窄缝的ITO电极
• 6^3-/4-溶液'>3.2.4 制备PDMDAAC/Fe（CN）₆^3-/4-溶液
• 3.2.5 微窄缝阻抗传感器的制备
• 3.2.6 电化学测定
• 3.3 结果和讨论
• 6^3-/4-聚合物膜SEM表征'>3.3.1 PDMDAAC/Fe（CN）₆^3-/4-聚合物膜SEM表征
• 6^3-/4-聚合物膜的电化学行为'>3.3.2 PDMDAAC/Fe（CN）₆^3-/4-聚合物膜的电化学行为
• 6^3-/Fe（CN）₆^4-摩尔比例对聚合物膜阻抗响应的影响'>3.3.3 Fe（CN）₆^3-/Fe（CN）₆^4-摩尔比例对聚合物膜阻抗响应的影响
• 6^3-/Fe（CN）₆^4-浓度对PDMDAAC聚合物膜阻抗响应的影响'>3.3.4 Fe（CN）₆^3-/Fe（CN）₆^4-浓度对PDMDAAC聚合物膜阻抗响应的影响
• 6^3-/Fe（CN）₆^4-聚合物膜阻抗传感器的电化学阻抗谱'>3.3.5 PDMDAAC/Fe（CN）₆^3-/Fe（CN）₆^4-聚合物膜阻抗传感器的电化学阻抗谱
• 3.3.6 有机溶剂中微量水的定量检测
• 3.3.7 响应时间和重复性的研究
• 3.4 结论
• 第四章 硼酸化合物修饰电极在单糖含量检测中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪器
• 4.2.2 实验药品
• 4.2.3 金电极预处理
• 4.2.4 硼酸受体化合物修饰电极的制备
• 4.2.5 电化学测量
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 修饰电极的电化学表征
• 4.3.2 用电化学阻抗方法对单糖含量的测定
• 4.3.3 用循环伏安法计算硼酸化合物与四种单糖的结合常数
• 4.4 总结
• 第五章 电化学结合荧光显微镜调节芘环化合物荧光强度
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验仪器
• 5.2.2 实验药品
• 5.2.3 制备50nm金纳米颗粒
• 5.2.4 ITO电极的预处理
• 5.2.5 修饰电极的制备
• 5.3 结果和讨论
• 5.3.1 金纳米颗粒尺寸紫外表征
• 5.3.2 修饰电极电化学表征
• 5.3.3 电化学结合荧光显微镜方法调节芘环化合物荧光强度变化
• 5.4 总结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文