基于生物质碳材料构建电化学传感器实现对抗坏血酸、多巴胺和尿酸的同时检测

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抗坏血酸(AA)、多巴胺(DA)和尿酸(UA)共存于人体,是人体体液的重要组成物质,参与人体的各项生理活动,AA、DA和UA在人体含量的异常预示着各种疾病的产生。因此研发一种快速、高效、便捷的同时检测AA、DA和UA的方法,对于人类健康具有重要意义。相较于传统检测方法(如:毛细管电泳、荧光光谱、液相色谱和化学发光光谱法)耗时长、操作复杂和价格昂贵等,电化学检测技术以其快速、灵敏、操作简单等优点应运而生。本文采用废弃生物质为前驱体通过活化热解制备生物质碳材料,以生物质碳材料为基础,制备了三种不同的电化学传感器用于同时电化学传感AA、DA和UA。三种电化学传感器对AA、DA和UA的氧化峰分离良好,在干扰离子存在下仍能实现AA、DA和UA的特异性检测,在实际样品检测中获得令人满意的结果。(1)以桃木废弃物为生物质前驱体,氯金酸为金源,采用高温碳化一步还原法制备了桃木碳-纳米金复合材料(PC/Au),在高比面积的桃木碳(PC)和高电催化性能的Au纳米粒子的协同作用下实现了对AA、DA和UA的同时检测。AA线性范围:300-3800μM,灵敏度0.08μA·μM-1·cm-2,检出限为32.55μM(S/N=3)。DA:1-10μM和10-40μM,灵敏度分别为9.47和22.70μA·μM-1·cm-2,检出限为0.49μM(S/N=3)。UA的灵敏度为0.49(5-100μM)和2.62μA·μM-1·cm-2(100-1000μM),检出限为9.87μM(S/N=3)。(2)采用废弃酒糟(DG)为碳基,通过化学还原法复合Au纳米粒子构建了掺金酒糟碳材料(DG/Au),在同时电化学检测AA、DA和UA时表现出较好的性能。AA的线性范围200-3800μM,灵敏度0.20μA·μM-1·cm-2,检出限为62.74μM(S/N=3)。DA和UA的线性关系出现了分段,线性范围分别0.5-20μM、20-100μM和2-100μM、100-1000μM,对应的灵敏度分别为4.00、55.38μA·μM-1·cm-2和0.58、2.75μA·μM-1·cm-2。DA和UA的检出限分别为0.26和4.70μM(S/N=3)。(3)通过简单地一步高温热解活化得到了N,P双掺杂苣荬菜碳(Sa L),并构建了Sa L-800/GCE传感器用于同时电化学检测AA、DA和UA,获得了三个分离良好的伏安峰。AA线性范围:200-6000μM,灵敏度0.06μA·μM-1·cm-2,检出限为76μM(S/N=3)。DA:灵敏度9.81μA·μM-1·cm-2(0.5-20μM)和39.69μA·μM-1·cm-2(20-90μM),检出限为0.11μM(S/N=3)。UA:灵敏度0.81μA·μM-1·cm-2(10-100μM)和4.05μA·μM-1·cm-2(100-900μM),检出限为2.70μM(S/N=3)。
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