氨基酸共聚物/含铒杂金属氰桥配位聚合物修饰电极的制备及其预电解伏安法应用研究

来源 :西北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiao12112
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近年来,以有机金属框架材料(Metal Organic Frameworks,MOFs)制备化学修饰电极的研究非常热门,含稀土杂金属氰桥配位聚合物亦属于这类重要的电极修饰材料,并已在电分析及电催化领域得到应用。本论文通过电化学法将氨基酸共聚物(Aminoacid copolymer)和含铒杂金属氰桥配位聚合物(Er(Ⅲ)-Fe(Ⅲ)-WO42-Cy HMCPs)共同修饰到玻碳电极上,制备了新型复合化学修饰电极(Aminoacid copolymer/Er(Ⅲ)-Fe(Ⅲ)-WO42-Cy HMCPs/GCE),并以此修饰电极为工作电极对三种有机物进行伏安法研究。为提高修饰电极的性能和使用周期,本文先利用含氨基化合物的重氮化反应对玻碳基底进行分子接枝修饰,再依次用电化学法修饰氨基酸共聚物层和稀土杂金属氰桥配位聚合物层,形成结合牢固的复合修饰电极,并以此为工作电极分别研究三种有机物的电催化氧化行为。此外,为解决一些有机物的因电化学反应产物比较复杂而导致修饰电极发生严重毒化的问题,提出预电解伏安分析法的概念,它不同于具有高效富集作用的预沉积伏安法和溶出伏安法,更加着重于消除对工作电极的去毒化作用。基于这种分析原理,本论文重点研究修饰电极上叶酸(Folic Acid)、尿酸(Uric Acid)和香兰素(Vanillin)这三种有机物的电催化氧化伏安行为,据此建立了用预电解伏安分析法快速、直接测定这三种有机物含量的电分析新方法。本论文主要由以下三部分组成:1、聚(丙氨酸-高胱氨酸)/含铒杂金属氰桥配位聚合物复合化学修饰电极的制备及对叶酸的预电解伏安分析特性研究在此前工作基础上,先利用三聚氰胺的重氮化反应对玻碳电极表面进行分子接枝修饰,再用循环伏安法将丙氨酸-高胱氨酸共聚物和含铒杂金属氰桥配位聚合物修饰于玻碳电极表面形成复合修饰电极(Poly(alanine-homocystine)/Er(Ⅲ)-Fe(Ⅲ)-WO42-Cy HMCPs/GCE)。在此复合修饰电极上,利用预电解示差脉冲伏安法对叶酸电催化氧化的伏安特性进行研究,对预电解电位及预电解时间进行优化,并对相关实验现象做出合理的解释。实验发现:叶酸氧化波的峰电流值与其浓度在5~160μM区间内呈现两段单对数线性关系,其线性回归方程分别为IpⅠ(μA)=-6.090+12.15lg CFA(μM),R~2=0.9980和IpⅡ(μA)=-31.28+29.25lg CFA(μM),R~2=0.9994,检出限(LOD,S/N=3)为1.0μM。并对几种实样叶酸药片进行分析测定,加标回收率介于93.6~99.6%。2、用聚(谷氨酰胺-高胱氨酸)/含铒杂金属氰桥配位聚合物复合化学修饰电极的预电解伏安法检测尿酸本章选用丙氨酸重氮化反应先对玻碳电极表面进行分子接枝修饰,再利用循环伏安扫描技术依次将谷氨酰胺-高胱氨酸共聚物和含铒杂金属氰桥配位聚合物修饰于玻碳电极表面形成复合化学修饰电极(Poly(glutamine-homocystine)/Er(Ⅲ)-Fe(Ⅲ)-WO42-Cy HMCPs/GCE)。以此修饰电极为工作电极,用预电解伏安法对尿酸的电催化氧化行为进行研究。在最佳预电解电位及时间的条件下,尿酸的氧化峰电流值与其浓度在4~100μM区间内呈现两段线性关系,其线性回归方程分别为IpⅠ(μA)=-3.891+2.403CUA(μM),R~2=0.9991和IpⅡ(μA)=44.82+0.7234CUA(μM),R~2=0.9976,检出限(LOD,S/N=3)为0.31μM。3、用聚高胱氨酸/含铒杂金属氰桥配位聚合物复合修饰电极预电解伏安法检测香兰素结合以上章节的实验结论,本章使用谷氨酰胺为重氮化反应试剂对玻碳电极表面进行分子接枝修饰,再利用循环伏安扫描技术依次将高胱氨酸和含铒杂金属氰桥配位聚合物修饰于电极表面,形成复合化学修饰电极(Poly(homocystine)/Er(Ⅲ)-Fe(Ⅲ)-WO42-Cy HMCPs/GCE)。以此修饰电极为工作电极,用预电解伏安法对香兰素电催化伏安行为进行研究。用示差脉冲伏安法研究香兰素的氧化行为时发现其吸附前波与预电解电位和时间有相关性,其主氧化峰电位值与p H值的变化趋势符合2e-/2H+转移机理。在最佳预电解电位及时间条件下,其吸附前波完全消失,且示差脉冲峰电流与其浓度在0.5~30μM区间内存在良好的线性关系,线性回归方程为Ip(μA)=-0.0359+0.2536CVa(μM),R~2=0.9993,检测限(LOD,S/N=3)为0.054μM。
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