基于三种纳米复合材料的电化学传感器构建及其在食品检测中的应用

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jianzhu119
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近年来,纳米复合材料受到人们的广泛关注。纳米复合材料是通过物理或化学作用由两种或三种以上的物质形成的,它除了能保持各组分本身的性质外还能表现出了各组分单独存在时所不具有的性质,是一种新型的功能材料。具有较大的比表面积和纳米尺寸效应,具有复合协同多功能效应,具有比较优良的热稳定性和化学稳定性以及提高对目标分析物检测的电催化活性和选择性等优点,因此在电化学传感器中发挥很重要作用。本文基于碳纳米材料、有机化合物和金属有机骨架及其衍生物合成了不同功能的纳米复合材料来构建了三种传感界面,实现了对食品中的一些特定成分、食品添加剂以及激素类似物的高灵敏检测。本文研究内容主要分为以下三个方面:(1)利用硝酸镍与1,3,5-苯三甲酸通过水热合成法合成镍基金属有机骨架(Ni-BTC),然后在氮气氛围下一步煅烧法合成镍纳米粒子/氮掺杂碳纳米片,镍纳米粒子/氮掺杂碳纳米片与壳聚糖通过超声制备纳米复合材料修饰玻碳电极。据此构建了一种电化学传感器用于灵敏检测双酚A。利用扫描电子显微镜和电化学交流阻抗等表征方法对修饰电极的制备过程进行分析,通过差分脉冲伏安法检测双酚A。结果表明,镍纳米粒子/氮掺杂碳纳米片/壳聚糖/玻碳电极具有大的比表面积、催化活性以及抗污染能力,实现了对双酚A灵敏、选择性测定,检出限为45 n M,并成功应用于实际样品中的检测。(2)首先将多壁碳纳米管酸化,然后,与蒽醌和壳聚糖超声制备蒽醌(AQ)/多壁碳纳米管(MWCNT)/壳聚糖(CS)纳米复合材料。因此构建了检测没食子酸丙酯的双比率电化学传感器。当分析物没食子酸丙酯(PG)存在时,蒽醌/多壁碳纳米管/壳聚糖/玻碳电极在不同电位处出现了三个氧化电流峰,这三个氧化电流峰分别与没食子酸丙酯、蒽醌和酸化的多壁碳纳米管的电氧化有关。其中蒽醌和多壁碳纳米管可作为内参比电活性探针。结果表明:蒽醌、酸化的多壁碳纳米管和壳聚糖修饰的玻碳电极能增强没食子酸丙酯的电化学信号,从而提高没食子酸丙酯的检测灵敏度。在1.0-30.0μM范围内,IPG/IAQ和IPG/IMWCNT两个比率信号均随PG浓度的增加呈线性增加,检出限分别为0.67μM和0.76μM。该电化学传感器可用于食用油中没食子酸丙酯的检测,并取得了满意的结果。(3)利用硝酸镍与对苯二甲酸通过水热合成法合成镍基金属有机骨架(Ni-PTA),然后与亚甲基蓝(MB)超声复合,滴加上述复合分散液于电极上并通过电聚合修饰电极,从而构建一种用于灵敏检测咖啡酸(CAE)比率型电化学传感器。聚亚甲基蓝(PMB)@镍基金属有机骨架纳米复合材料具有较大的比表面积和较高的电催化能力,有助于提高检测咖啡酸的灵敏度并增强内部参比探针聚亚甲基蓝的电化学信号。随着咖啡酸浓度的增加,咖啡酸的氧化峰值电流增强,而聚亚甲基蓝的氧化峰值电流几乎保持不变。以咖啡酸与聚亚甲基蓝的净峰值电流的比值作为输出信号用于咖啡酸含量的定量检测,实验结果表明线性范围为0.25-15μM,检出限为0.2μM。另一方面,当该传感器用于实际菊花茶中总多酚含量的测定时,可以与传统的Folin–Ciocalteu分光光度法相媲美。
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