论文部分内容阅读
多巴胺(dopamine,DA)是存在于脑中枢神经和肾脏等人体组织中的一种儿茶酚类特殊神经递质,其含量在人体内的异常会引发一系列临床疾病,例如帕金森症、阿兹海默症和精神分裂症等,所以,对多巴胺的识别和监测就尤为重要,如何方便、快捷地检测多巴胺成为研究者们日益关注的焦点。金属有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs),是由有机配体和金属离子或金属离子簇组装而成的杂化材料,由于其比表面积大、孔隙率可调、热稳定性和化学稳定性较强等独特性质,使它在气体存储、催化和传感等领域应用非常广泛。然而,作为电极修饰材料的应用却非常有限,据相关文献报道,目前只有Cu(II),Mn(II),Al(III),Cr(III)和Zr-MOFs功能材料应用于多巴胺的电化学检测,但是对其结构-性能关系的研究仍旧没有确切的报道。基于上述分析,本论文通过后修饰的方法(post-synthetic modification,PSM)合成了含联吡啶鎓配体的缺电子性UiO-67-DQ,该MOF的缺电子性质使其可通过主客体之间的电荷转移相互作用对胺类富电子体进行选择性吸附,用该缺电子性MOF修饰玻碳电极可对富电子体多巴胺进行选择性电化学富集,实现对多巴胺分子的电化学检测。以下是本论文的主要研究内容:1.缺电子性UiO-67-DQ的合成与表征首先,利用溶剂热法合成UiO-67-bpy作为前驱体,再以CHCl3为溶剂,将其与烷基化试剂二(三氟甲磺酸)乙二酯(C4H4F6O6S2,EDT)在室温下搅拌一定时间,从而获得目标产物缺电子性UiO-67-DQ。此外,我们通过X射线粉末衍射仪(PXRD)、傅里叶-红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和质子核磁谱(1H NMR)对合成MOF材料的结构、形貌和修饰比率等进行了表征。2.缺电子性UiO-67-DQ应用于多巴胺分子的电化学检测我们以MOF材料修饰的玻碳电极(GCE)为工作电极,利用传统的三电极体系,探究了不同修饰电极的循环伏安(cyclic voltammetry,CV)行为及多巴胺分子在电极上的氧化还原行为,结果发现修饰电极的峰电流相较于裸电极有明显增强。此外,我们探究了多巴胺分子在电极上的差分脉冲伏安(differential pulse voltammetry,DPV)行为,研究发现当CDA 100 M时,峰电流强度与多巴胺浓度有很好的线性关系:Ip(μA)=0.121 CDA(μM)+0.112(R2=0.994),检测限达0.11μM。为进一步提高修饰电极对多巴胺分子的检测灵敏度和选择性,我们将缺电子性MOF掺杂多壁碳纳米管(MWCNTs)的复合材料应用于多巴胺分子的电化学检测,研究表明修饰复合材料之后,因MWCNTs良好的导电性与UiO-67-DQ的缺电子性产生很强的协同作用,使得多巴胺分子的氧化还原峰电流进一步提高,检测限达0.012μM。