普鲁士蓝修饰碳糊电极检测过氧化氢的研究

论文摘要

通过检测过氧化氢含量而获取底物初始浓度的安培型酶传感器在实际应用中存在的主要问题是过氧化氢的阳极氧化过电位较高（>+0.6 V vs Ag/AgCl）,从而会使实际样品中通常含有的一些还原物质如:抗坏血酸、尿酸、胆红素等氧化而产生干扰电流,所以需要寻找一种过氧化氢低电位的中介体,使过氧化氢在较低的电位下也能被氧化,避免干扰电流的产生。目前广泛采用的辣根过氧化物酶（简称HRP,EC 1.11.1.7）)虽然能达到降低过氧化氢过电位的效果,但也存在成本高,易变性,在电极表面易脱落等缺点。无机过渡金属六氰合铁酸盐（MHCF）,尤其是普鲁士蓝（PB）,能避免HPR的缺点,在较低电位下对过氧化氢有选择性很强的高效催化性,在过去的十多年中引起了人们的广泛兴趣。传统的普鲁士兰膜修饰贵金属电极存在不足是普鲁士兰在中性偏碱性溶液中不稳定、易溶解,限制其的实际应用。研究者通过高分子聚合膜将PB固定在电极表面,或将PB做成纳米颗粒、纳米阵列,或将PB沉积在纳米材料等虽然能提高PB在碱性溶液中的稳定性和PB/传感器的性能,但其制备过程相对较为复杂。由于PB的pH稳定性跟其结构有很大的关系,而PB的结构则与PB的形成过程有关,所以可以简单的通过控制PB形成的过程,制备稳定性较好的PB。通过化学沉淀可以的生成稳定性较好的可溶性PB,提高PB在碱性溶液中稳定性。目前这方面的报道大多数是通过将PB沉淀在石墨电极和玻碳电极上制成PB膜电极,本文提出将PB化学沉淀后制成碳糊电极。本文分别用简单混合普鲁士蓝和石墨粉,采用不同的黏合剂制作普鲁士兰修饰碳糊电极;将普鲁士蓝化学沉淀在活性石墨粉上,采用不同的黏合剂,制作普鲁士蓝修饰碳糊电极。研究两种碳糊电极的各组分的最佳比例,黏合剂的影响,普鲁士兰碳修饰糊电极的电化学行为及对过氧化氢的检测等。此外对一些重要的电化学参数,如扩散系数,电子传递系数等都做系统的研究。通过化学沉淀法找到一种有较高稳定性的普鲁士蓝修饰碳糊电极,这种电极对过氧化氢的检测的在pH=7.6时有好的稳定性,对过氧化氢检测的线性范围为5×10-67×10-4m,检测限为2×10-6 mol/L。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 普鲁士蓝修饰生物传感器基本原理
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 PB 修饰生物传感器基本原理
• 1.2 普鲁士蓝结构及电化学特征
• 1.2.1 普鲁士蓝结构
• 1.2.2 普鲁士蓝电化学性质
• 1.3 PB 化学修饰电极国内外研究现状
• 1.3.1 PB 修饰的过氧化氢传感器
• 1.3.2 PB 修饰葡萄糖传感器
• 1.3.3 PB 修饰的其它生物传感器
• 1.3.4 PB 化学修饰电极在其它方面的应用
• 1.4 PB 化学修饰电极的制备
• 1.4.1 典型的PB 修饰电极的制备
• 1.4.2 自组装普鲁士蓝膜分子修饰电极
• 1.4.3 磁性普鲁士蓝纳米颗粒修饰电极
• 1.4.4 普鲁士蓝修饰电极与溶胶/凝胶技术结合
• 1.5 研究意义和内容
• 1.5.1 研究的意义
• 1.5.2 研究的内容
• 2 实验部分
• 2.1 实验药品
• 2.2 仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 三电极体系
• 2.3.2 循环伏安法
• 2.3.2 计时电流和计时电量法
• 2.3.3 电流－时间曲线
• 3 直接混合法制作PB 修饰碳糊电极
• 3.1 电极的制作
• 3.2 电极黏合剂及最佳组分的确定
• 3.2.1 液体石蜡做黏合剂
• 3.2.2 固体石蜡和硅油做黏合剂
• 3.2.3 本章小结
• 3.3 电化学性质的研究
• 3.3.1 计时电量法测定电极面积
• 3.3.2 修饰电极的伏安特性
• 3.4 PB 修饰电极对过氧化氢的检测
• 3.4.1 在过氧化氢溶液中的伏安特性
• 3.4.2 线性范围和检测限的研究
• 3.4.3 扫速的影响
• 3.4.4 pH 值的影响
• 3.4.5 电极电流响应和稳定性
• 3.4.6 电极重现性和回收率实验
• 3.4.7 电极抗干扰性
• 3.5 本章小结
• 4 化学沉淀法制作PB 修饰碳糊电极
• 4.1 电极制作
• 4.1.1 石墨粉的活化
• 4.1.2 普鲁士蓝的合成
• 4.1.3 电极制作
• 4.2 电极最佳组分的确定
• 4.3 PB/碳糊电极伏安特性
• 4.4 PB/碳糊电极对过氧化氢的检测
• 4.4.1 修饰电极在过氧化氢溶液中的伏安特性
• 4.4.2 线性范围和检测限的研究
• 4.4.3 扫速的影响
• 4.4.4 pH 的影响
• 4.4.5 扩散系数的研究
• 4.4.6 电极的电流响应和稳定性
• 4.4.7 电极重现性和回收率实验
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录