分子印迹—电致化学发光传感器的研究与应用

分子印迹—电致化学发光传感器的研究与应用

论文摘要

电致化学发光(Electrogenerated Chemiluminescence,ECL)是由电化学反应直接或间接引发的化学发光现象,是电化学和化学发光相结合的产物。在ECL的分析研究中,应用最多的发光试剂是联吡啶钌及其衍生物。但是,由于方法本身的限制,这种试剂本身在应用时会被不断消耗,从而也导致了分析成本的变高。研究发现,金属铱配合物的基态、激发态氧化还原电位与联吡啶钌相似,同时具有水不溶性,因此金属铱配合物的固定化及其分析应用的研究具有重要的意义。单纯的ECL修饰电极在分析检测中有较高的灵敏度,但其选择性较差。分子印迹技术(Molecular imprinting technique,简写成MIT),又称分子识别,是近年来出现的一种制备对目标分子具有特异选择性识别能力聚合物的技术。本文在这样的背景下,将分子印迹技术应用于电致化学发光分析中,利用分子印迹聚合物对目标分子的特异识别与吸附捕获能力,将待测物质有选择性的从复杂体系中分离并检测,从根本上解决电致化学发光传感器选择性较差的问题。具体工作如下:1.介绍了电致化学发光的原理特点、研究进展、实验装置等内容,重点阐述了金属配合物固定化的方法。通过查阅文献,对分子印迹技术的研究进展、分析特点、现存问题及展望等几方面进行概述,并重点介绍了分子印迹电化学传感器的制备及应用。2.研究了一种分子印迹电化学传感器的性能,工作以溶胶-凝胶为聚合材料,L-色氨酸为模板分子制备了一种分子印迹聚合物,采用滴涂法制备出理化性能稳定、选择性良好、线性范围宽及检测限低的分子印迹电化学传感器,并通过红外光谱和扫描电镜对传感器进行了表征。实验中通过对溶胶-凝胶的制备条件、模板分子的去除时间和模板分子的富集等条件的优化,使该传感器在复杂体系中达到良好的选择性,检测线性范围为1.0×10-9~1.0×10-5mol/L,检测限达到1.0×10-12mol/L。3.制备了一种碳纳米管/聚乙烯醇/(pq)2Ir(N-phMA)修饰电极,并首次制备了电致化学发光与分子印迹技术联用的传感器,即在多壁碳纳米管/聚乙烯醇/(pq)2Ir(N-phMA)修饰电极表面二次修饰溶胶-凝胶分子印迹聚合物制备出分子印迹-电致化学发光(MIT-ECL)传感器。本文通过引入聚乙烯醇(PVA)作为分散剂分散了碳纳米管,并采用滴涂法制备出多壁碳纳米管/聚乙烯醇/(pq)2Ir(N-phMA)修饰电极。以溶胶-凝胶为聚合材料、L-色氨酸为模板分子,制备出分子印迹聚合物。实验通过对碳纳米管的量、铱配合物的浓度、修饰剂的用量及酸度等条件进行优化,使得修饰电极达到最佳的发光效率。同时,研究了L-色氨酸作为模板分子时,对分子印迹聚合物的用量、富集时间及体系酸度等条件进行优化,使传感器在复杂体系中有良好的选择性、较宽的线性范围(5.0×10-141.0×10-10mol/L)以及较低的检测限(1.0×10-16mol/L)。最后,使用该传感器与传统的高效液相色谱同时对人体血清中的L-色氨酸进行了分析检测,取得了良好的结果。4.初步探索了离子液体和三(2-苯基吡啶)合铱配合物在电致化学发光中的应用,制备了一种以1-异辛基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸离子液体为分散剂、粘合剂,三(2-苯基吡啶)合铱为发光物质的修饰电极,实验中对离子液体的用量、配合物浓度、体系酸度及修饰剂用量等条件进行了优化,发现该修饰电极对共反应物有较好的ECL响应。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 电致化学发光概述
  • 1.1.1 电致化学发光简介
  • 1.1.2 金属配合物电致化学发光研究进展
  • 1.1.3 电致化学发光的固定化研究
  • 1.2 分子印迹概述
  • 1.2.1 分子印迹技术的研究进展
  • 1.2.2 分子印迹技术的研究特点
  • 1.2.3 分子印迹电化学传感器的制备方法
  • 1.2.4 分子印迹技术的现存问题与展望
  • 1.3 本课题的研究意义及主要工作
  • 第二章 电化学溶胶-凝胶分子印迹传感器的制作及表征
  • 2.1 引言
  • 2.2 实验部分
  • 2.2.1 试剂与仪器
  • 2.2.2 溶胶-凝胶电化学传感器的制备
  • 2.2.3 结构与形貌表征
  • 2.2.4 电化学循环伏安测定
  • 2.2.5 样品处理
  • 2.3 结果与讨论
  • 2.3.1 溶胶-凝胶制备条件的优化
  • 2.3.2 印迹聚合物的结构表征
  • 2.3.3 印迹电极的循环伏安表征
  • 2.3.4 模板分子的去除
  • 2.3.5 传感器吸附性能
  • 2.3.6 传感器对L-色氨酸的选择性
  • 2.3.7 线性、检测限和重现性
  • 2.3.8 样品测定
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 电致化学发光与分子印迹技术的联用研究与应用
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验部分
  • 3.2.1 实验试剂
  • 3.2.2 仪器与设备
  • 3.2.3 MWNTs 的酸化处理
  • 2Ir(N-phMA)的循环伏安扫描'>3.2.4 溶剂中(pq)2Ir(N-phMA)的循环伏安扫描
  • 3.2.5 MWNTs/PVA/铱配合物修饰电极的制备
  • 3.2.6 样品处理
  • 3.3 结果与讨论
  • 3.3.1 酸化处理对MWNTs 的影响
  • 2Ir(N-phMA)的电化学性质'>3.3.2 溶剂中(pq)2Ir(N-phMA)的电化学性质
  • 3.3.3 电极种类的选择
  • 3.3.4 修饰剂的优化
  • 3.3.5 MIT-ECL 电极的电致化学发光表征
  • 3.3.6 传感器对模板分子L-色氨酸的富集
  • 3.3.7 酸度的影响
  • 3.3.8 传感器对模板分子的选择性识别
  • 3.3.9 模板分子的洗脱
  • 3.3.10 线性、检测限和重现性
  • 3.3.11 样品测定
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 离子液体在电致化学发光电极中的应用初探
  • 4.1 仪器与试剂
  • 4.2 实验部分
  • 4.3 结果与讨论
  • 4.3.1 溶剂的选择
  • 4.3.2 配合物浓度的优化
  • 4.3.3 离子液体用量的优化
  • 4.3.4 酸度的影响
  • 4.3.5 修饰剂用量的优化
  • 4.4 小结
  • 第五章 工作总结与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录:作者在攻读硕士学位期间所取得的主要成果
  • 相关论文文献

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