【摘 要】
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药物的合理使用对人类健康、安全具有重要意义。合适剂量的药物能预防、诊断和治疗各种疾病,但过量使用或长期处于药物污染环境会导致人体内分泌系统紊乱,阻碍机体的各项正常功能。因此,对药物的监测具有重要意义。电化学传感具有高的灵敏度、快的响应速度、成本低、实时监测等优点而被广泛关注。金属氧化物是常用的传感材料,具有催化活性高、种类繁多、结构可控等特点,但其存在导电性和稳定性不佳的缺陷,将其与导电性好的碳材
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药物的合理使用对人类健康、安全具有重要意义。合适剂量的药物能预防、诊断和治疗各种疾病,但过量使用或长期处于药物污染环境会导致人体内分泌系统紊乱,阻碍机体的各项正常功能。因此,对药物的监测具有重要意义。电化学传感具有高的灵敏度、快的响应速度、成本低、实时监测等优点而被广泛关注。金属氧化物是常用的传感材料,具有催化活性高、种类繁多、结构可控等特点,但其存在导电性和稳定性不佳的缺陷,将其与导电性好的碳材料复合,制备碳基金属氧化物复合材料。利用碳材料与金属氧化物间的作用力提高其稳定性,同时增强复合材料的导电性,有望得到高性能的传感材料。本论文制备了几种新型的碳基金属氧化物复合功能材料,并构建电化学传感器,用于常见药物小分子的高灵敏、高选择性检测。本文主要包括以下三个方面的研究内容:(1)采用水热合成-高温煅烧两步过程制备了镍掺杂氧化锌/石墨烯(Ni-Zn O/GNP)纳米复合材料。GNP的引入提高了复合材料的导电性、为Ni-Zn O的生长提供了丰富的成核位点,同时金属氧化物也有效改善了GNP的堆叠现象。由于该复合材料的独特结构特征以及GNP与两种金属氧化物之间的协同效应,基于Ni-Zn O/GNP的电化学传感器对对乙酰氨基酚(AP)和雌二醇(E2)的传感性能明显得到了提升,该传感器表现出较宽的线性范围、较低的检出限以及良好的稳定性和重现性,同时可用于实际样品(对乙酰氨基酚片、湖水和尿样)中AP和E2的检测,回收率为97.3%-101.8%。(2)以五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)为原材料,采用水热法合成了氧化铋(Bi2O3)微球。以Bi2O3、六水合硝酸铈(Ce(NO3)3·6H2O)和GNP为原料,通过高温煅烧制备了Ce@Ce O2-Bi2O3/GNP复合材料。将复合材料修饰到电极表面用于同时检测黄嘌呤(XN)和次黄嘌呤(HX),其对XN和HX的催化氧化有显著的增敏作用。线性范围分别为1-7000 nmol/L和5-12000 nmol/L,检出限为0.92和4.7 nmol/L。该传感器用于市场上购买的鱼样品中XN和HX的检测,其加标回收率为97.17%-101.33%,表现出高的准确度和可靠性。(3)以四水合乙酸锰(Mn(CH3COO)2·4H2O)、苯甲酸和对苯二甲酸为原料制备锰基金属有机框架(Mn-MOF)前驱体。通过改变配体的用量调控前驱体的形貌,最终在N2下高温煅烧制得不同形貌的氧化锰/碳(Mn O/C)复合材料。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)、循环伏安法(DPV)和交流阻抗测试(EIS)等表征产物的形貌、结构、组成及电化学性质。结果表明Mn O具有立方相结构,Mn以Mn(II)和Mn(III)的形式存在于复合物中,Mn O/C复合材料具有优异的导电性以及较快的电子转移速率。采用滴涂法将Mn O/C复合材料修饰于玻碳电极(GCE)表面,进一步考察了芦丁(RT)在复合材料电极表面的电化学行为。与GCE相比不同形貌的复合材料对RT的电催化氧化有显著的增敏效应。其中具有最高导电性的Mn O/C-3具有最大的响应电流。此外对RT的氧化机理进行探讨,结果表明RT在Mn O/C-3上是一个两电子两质子转移的过程。对RT的伏安检测中,其线性范围为5-1000 nmol/L,检出限为2.3nmol/L。最后将Mn O/C-3/GCE用于芦丁药片和血清样品中RT的含量检测,检测结果令人满意,该研究工作为电化学检测RT提供了一种可靠、灵敏的方法。
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