分子印迹电化学传感器的制备及其应用

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发展快速、灵敏和高选择性的传感器应用于环境污染物的快速检测是环境分析工作者的研究热点。分子印迹聚合物由于对模板分子具有选择性识别特性,并且化学和机械稳定好,近年来作为传感器的识别材料越来越受到重视。本论文结合分子印迹聚合物的高选择性和碳纳米材料的大比表面积和良好导电性,发展了两种分子印迹电化学传感器,用于氧氟沙星和双酚A的检测。具体内容如下:以氧氟沙星为模板分子,采用表面分子印迹技术制备介孔碳@分子印迹纳米粒子(MCNs@MIP),并以该纳米材料制备了MCNs@MIP-GCE修饰电极。采用红外分析、电镜等手段对MCNs@MIP材料及其修饰电极进行了表征,电镜表征结果显示MIP@MCNs颗粒分散均匀,平均粒径约为220nm。以铁氰化钾和氧氟沙星为样品考察了MCNs@MIP-GCE修饰电极的电化学响应特性。结果表明该电极具有良好的电化学响应特性,可实现水溶液中氧氟沙星的选择性检测。高的灵敏度和选择性归功于介孔碳的大比表面积、良好导电性和分子印迹膜对模板分子的特异性识别。优化了电化学检测条件,在MCNs@MIP修饰液用量为9μL,富集时间为360s,电解液pH为6时,修饰电极对氧氟沙星具有最佳的响应,线性范围为0.5μmol/L到100μmol/L (r=0.9946),最低检测限为80nmol/L(S/N=3)。将该传感器应用于海水和尿液中氧氟沙星的检测,获得的回收率分别为93.7%、86.8%,相对标准偏差分别为2.1%、5.9%。以双酚A为模板分子,吡咯为单体,采用电聚合法制备了石墨烯量子点掺杂的聚吡咯分子印迹电极(GQDs/PPy/MIP-GCE)。循环伏安法比较了不同电极在铁氰化钾溶液中的电化学行为,结果表明该电极具有良好的电催化活性。以该电极为工作电极,建立了基于差分脉冲伏安分析法对双酚A进行检测的方法。以双酚A溶液为样品,优化了电化学检测条件,在GQDs修饰液用量为12μL,吡咯电聚合电压上限为0.8V,吡咯电聚合循环15次,富集时间为210s,富集液pH为4时,修饰电极对双酚A具有最佳的响应,线性范围为0.1μmol/L到60μmol/L (r=0.9956),最低检测限为40nmol/L(S/N=3)。将该传感器应用于海水和自来水中双酚A的测定,回收率分别为93.7%和94.5%,相对标准偏差分别为3.53%和1.71%。
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