浅谈纳米材料修饰电极电化学方法检测环境污染物

综述了化学修饰电极以及近几年在环境分析中的应用.首先介绍了化学修饰电极以及它们的类型、制备、应用研究;其次针对纳米材料作为修饰材料进行了简单的介绍以及纳米材料修饰电极环境污染物检测中的应用;最后对近年来采用纳米材料修饰电极电化学及电化学发光分析研究方面的进展及成果进行了汇总、分类以及简单的总结.     

基于二氧化锆和金纳米粒子的葡萄糖生物传感器

将合成的二氧化锆纳米材料修饰到玻碳电极上面。在此基础上,还修饰了金纳米颗粒,构建了电化学生物传感器用来检测葡萄糖。纳米结构的二氧化锆作为金属氧化物,不仅生物相容性好,而且灵敏度高。此外,修饰的金纳米颗粒可以提高导电性,促进固定化的蛋白质和电极基质之间的电子转移。结果发现葡萄糖的检测范围是0. 01～20. 0 mmol/L,检测线为7. 52μmol/L,并且响应速度快,表明合成的材料对葡萄糖的成功检测。     

复合碳纳米阳极强化微生物燃料电池产电研究

〖JP〗石墨烯疏水性及层间-共轭极大地影响了其生物相容性和分散性,难以有效修饰电极. 文章通过将石墨烯与碳纳米管混合,利用二者之间的非共价结合,消除了石墨烯单一修饰电极的缺点,并通过浸渍法制备了石墨烯-碳纳米管复合碳纳米材料电极. 扫描电镜观察表明,石墨烯与碳纳米管被牢固地固定在碳毡电极表面,形成了复合均一层. 将复合电极用作微生物燃料电池（MFC）的阳极,〖JP+1〗显著改善了MFC的产电性能. 复合阳极的MFC的最大功率密度（760.7 mW/m2）比空白碳毡阳极MFC的（228.8 mW/m2）高2.36倍,因为复合电极显著降低了阳极的电子传递阻力,减轻了阳极极化,改善了阳极电化学性能. 复合碳纳米材料修饰阳极的电子传递阻抗（39.8 ）比空白碳毡阳极的（248.7）低84%.〖JP〗     

左旋多巴在纳米材料修饰界面上的电子传递

利用多壁碳纳米管(MWNTs)和量子点(QDs)作为修饰材料,采用简便的干燥吸附法制备玻碳修饰电极(GCE),构造了纳米材料修饰界面,采用循环伏安法和计时库伦法对左旋多巴的电化学行为进行了探讨.发现该电化学行为是一个两电子两质子的过程.该修饰电极能很好地催化左旋多巴的电化学行为,能够有效地促进它与电极之间的电子传递,有良好的电化学响应.其在修饰电极上的异相电子传递速率常数为0.595 cm·s~(-1),比在裸GCE和MWNTs修饰GCE上有很大提高.这很可能是由于QDs和MWNTs之间存在着某种协同作用,提高了MWNTs对左旋多巴的电化学催化能力所致.这一研究结果为在纳米复合修饰电极上研究生物小分子的电化学催化提供了一种新途径.     

基于聚吡咯的基因电子学:电化学DNA生物传感器

导电聚吡咯因其特殊结构和优异物化性能,成为构建电化学DNA生物传感器的一种新的介导材料,同时为未来基因电子学的发展提供了新的思路.综述了近年来聚吡咯在电化学DNA生物传感器中的实际应用,讨论了聚吡略电化学DNA生物传感器构建中的电极选择、电极修饰及DNA探针固定化策略;结合微阵列、微流控技术及纳米材料,对聚吡咯电化学DNA生物传感器的研究动向和应用做了探讨性展望.     

介孔硅材料组装DNA电化学生物膜电极的制备

利用马来酰亚胺基类酯(Sulfo-SMCC)为异双功能偶联剂,将巯基修饰好的DNAzyme共价固定在已负载亚甲基蓝的氨基化介孔二氧化硅纳米材料上,并将壳聚糖混合后滴涂至碳糊电极表面上形成了电化学生物传感膜.利用循环伏安法、电化学阻抗法等对膜电极的制备过程进行了相应的表征.结果表明:基于巯基修饰的DNAzyme已成功固定于二氧化硅纳米材料上,并在碳糊电极表面上形成了稳定的膜.     

新有机-无机杂多酸纳米材料溶液及修饰电极电化学性质研究

研究了多金属氧酸盐新有机-无机杂化的纳米材料溶液的电化学、NO-2的电催化及氧化还原机理.采用溶胶-凝胶(sol-gel)技术首次制备了[Bu4N][Ni(pph3)2]PW11O39(pph为苯基磷)修饰电极,该修饰电极不仅保持了本体溶液的电化学和电催化性质,而且还具有很好的稳定性,对多金属氧酸盐有机-无机杂化的纳米材料修饰电极在化学传感器方面的研究和应用提供了实例.     

Au@SiO2修饰电极的制备及对Cyt c的直接电化学研究

研究Au@SiO₂复合纳米材料修饰电极的制备方法及其对细胞色素c (Cyt c)的电催化行为.Cyt c在该修饰电极上表现出一对氧化还原峰，且在1.0×10^-7~2.0×10^-5 mol/L浓度范围内，Cyt c峰电流与浓度呈良好的线性关系，检测下限为5.0×10^-8 mol/L (S/N=3).还应用紫外可见光谱考察了Au@SiO₂复合纳米材料的生物兼容性，结果表明，Au@SiO₂材料为Cyt c提供了一个“近水”的微环境，使其在该修饰电极表面不易变性，因而具有良好的生物相容性.     

ZnO/GQDs纳米复合材料的制备及其性能研究

通过一步水热法合成氧化锌(ZnO)/石墨烯量子点(GQDs)纳米复合材料,透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见分光光度计(UV-vis)对合成的纳米材料进行表征.将所制备的纳米材料应用于修饰电极,通过循环伏安法和示差脉冲伏安法探究多巴胺在该材料电极的电化学行为,实验结果显示:与氧化锌和石墨烯量子点的单一材料相比,ZnO/GQDs纳米复合材料修饰的电极对检测多巴胺的氧化还原能力更强,并在0. 3～100μmol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检出限为0. 19μmol/L(S/N=3).此外,该生物传感器测定实际样品中多巴胺的结果令人满意.     

六边形纳米CuⅠ电化学传感Cd(Ⅱ)

基于纳米材料的优异特性,根据文献采用一步液相反应法,制备了六边形纳米CuⅠ.并将其制成碳糊电极,采用经典的三电极系统:CuⅠ修饰的碳糊电极为工作电极,饱和KCl的Ag/AgCl电极为参比电极,铂片为对电极,在不同浓度的Cd2+溶液中,用电化学交流阻抗方法研究了其对Cd2+的电化学行为,实验结果表明电荷传递电阻Ret随着Cd2+浓度的增加而减小,实现了CuⅠ对Cd2+的电化学传感.该分析方法操作简单易行,具有潜在的应用价值,而且这些研究结果拓展了纳米材料修饰电极在电分析化学中的重要意义.     

六边形纳米CuⅠ电化学传感Cd(Ⅱ)

基于纳米材料的优异特性,根据文献采用一步液相反应法,制备了六边形纳米CuⅠ.并将其制成碳糊电极,采用经典的三电极系统:CuⅠ修饰的碳糊电极为工作电极,饱和KCl的Ag/AgCl电极为参比电极,铂片为对电极,在不同浓度的Cd2+溶液中,用电化学交流阻抗方法研究了其对Cd2+的电化学行为,实验结果表明电荷传递电阻Ret随着Cd2+浓度的增加而减小,实现了CuⅠ对Cd2+的电化学传感.该分析方法操作简单易行,具有潜在的应用价值,而且这些研究结果拓展了纳米材料修饰电极在电分析化学中的重要意义.     

聚甲基蓝/乙炔黑修饰玻碳电极用于测定对乙酰氨基酚

用甲基蓝和乙炔黑纳米材料修饰玻碳电极制备了对乙酰氨基酚传感器.用循环伏安法研究了对乙酰氨基酚在该传感器上的电化学行为.结果表明:该传感器对于对乙酰氨基酚的氧化还原具有良好的电催化性能.相对于裸玻碳电极传感器,对乙酰氨基酚在甲基蓝和乙炔黑纳米材料修饰玻碳电极的传感器上的氧化峰的峰电流显著提高.利用差分脉冲伏安法进行分析测试,对乙酰氨基酚在2.0~400#mol/L浓度范围内与其氧化峰的峰电流呈良好的线性关系,线性相关系数为0.992.信噪比为3时对乙酰氨基酚检出限为0.6#mol/L.用于对乙酰氨基酚药片检测,回收率99.3%~103%.     

纳米材料电化学传感器检测农药残留研究进展

农药的过度使用导致农产品以及环境中的农药残留超标,引发的一系列食品安全与环境污染问题已引起高度重视。发展灵敏度高、成本低廉且适用于现场实时检测的简单快速农药残留分析技术势在必行。电化学乙酰胆碱酯酶生物传感器作为很好的候选被广泛研究。在电化学乙酰胆碱酯酶传感器的构建中,将纳米材料作为电极修饰材料能极大地提高传感器的综合检测性能。本文综述了近年来国内外研究人员针对新型纳米材料在电化学乙酰胆碱酯酶传感器检测农药残留应用方面的工作,并对其未来的热点和发展趋势进行了展望。     

碳化铁功能化的三维氮掺杂碳材料制备及高性能电化学过氧化氢传感器的构建（英文）

过氧化氢传感在疾病诊断、生物成像、人类反恐等方面有广泛应用.在传统的电化学传感器中,电极材料需要过氧化氢酶或贵金属材料的修饰,这不仅增加了电化学传感器的成本,也使得电极制备比较复杂.本文提出了一步高温煅烧的策略,制备了碳化铁功能化的三维氮掺杂碳材料(Fe3C/NG).由于该三维碳材料具有高比表面积、大孔容的特性,其对过氧化氢的电化学检测表现了高的灵敏度和选择性.因此,Fe3C/NG复合材料有望取代贵金属纳米材料,在生物传感器的构建方面具有潜在的应用前景.     

多壁纳米碳管修饰电极的制备及表征

报道了一种多壁纳米碳管修饰电极的制备方法并表征了它的电化学特性.经酸处理后的纳米碳管表面有碳酸根基团存在,当它被修饰到电极表面时会产生一对氧化还原峰.该修饰电极对发生在它表面上的电极反应具有明显的促进作用;对生物物质多巴胺的氧化还原具有稳定的电催化作用.     

镧配合物杂化钨硅酸修饰电极的制备及对多巴胺分子检测

利用稀土镧配合物修饰的钨硅酸盐修饰玻碳电极,在酸性缓冲溶液中实现对生物小分子多巴胺的检测。实验结果表明镧配合物修饰的十二钨硅酸阴离子对生物小分子多巴胺的线性检测范围为0.2~6.5 mmol·L~(-1),而最低检测限(LOD)则为92.8μmol·L~(-1),明显低于裸玻碳电极的140μmol·L~(-1)。为开发新型多金属氧酸盐修饰电极的开发奠定了基础。     

金纳米颗粒修饰酶生物电极检测亚硝酸盐

制备了一种新型的金纳米颗粒修饰的酶生物电极,用于电化学定量分析检测亚硝酸盐。将碳纸(CP)作为基底,以金纳米颗粒(Au NPs)作为基底修饰材料,通过聚多巴胺(PDA)的媒介作用将细胞色素C还原酶(CcR)固定在Au NPs修饰的CP电极表面来制备酶生物电极。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、电化学阻抗谱(EIS)对电极的表面形貌、元素组成和电化学性能进行了表征分析。通过CcR对亚硝酸盐的特异性识别及催化作用实现了亚硝酸盐的电化学检测。实验结果表明:CcR/PDA/Au NPs/CP酶生物电极被成功制备,Au NPs的修饰和PDA的媒介作用可以保持CcR的高反应活性并提高电极的稳定性。制备的酶生物电极具有良好的催化活性,电极的还原峰电流密度与较宽浓度范围内的亚硝酸盐(10 mM～100 mM)有着良好的线性关系,线性相关系数为0.998,检测限为2.006 mM(S/N=3),成功实现对亚硝酸盐的检测。     

嗜热链球菌为模板制备银微米球及其电化学性能

以生物体作为模板制备微纳米材料是一种融合了生命科学和材料科学而发展起来的制备纳米材料和纳米结构的新方法.大部分生物模板具有廉价易得、环保无毒等优点.使用乳酸菌种属中的嗜热链球菌作为模板,以抗坏血酸作为还原剂,制备了银微球.扫描电镜测试表明银微球直径约为0.88².0μm.改变反应条件可以调控所制备的银微球的大小.循环伏安分析表明使用银微球修饰的玻碳电极对对苯二酚具有电催化作用,有利于对苯二酚的检测,且直径较小的银微球对对苯二酚的检测更加有利.     

碳纳米管-聚3,4-乙撑二氧噻吩修饰电极

为克服传统电极电信号传导性能弱、生物相容性差的缺点,采用碳纳米管-导电聚合物对电极进行修饰,使其具有理想的粗糙表面和较大的活性界面面积。以化学自组装法在金电极表面修饰单壁碳纳米管,然后在表面采用电化学聚合法进一步修饰导电聚合物聚3,4-乙撑二氧噻吩。拉曼光谱及电镜分析表明自组装的碳纳米管与导电聚合物在金电极表面形成了良好的复合修饰层。电极修饰后氧化还原峰位差从裸金电极的70 mV减小为65 mV,同时循环伏安曲线的包覆面积明显增大,电极表面电子通量提高。     

一种基于叉指电极的大肠杆菌生物传感器

提出了一种可用于水环境中检测大肠杆菌的生物传感器,该传感器是通过在叉指电极阵列上修饰生物分子制备得到.首先利用微制造技术通过蒸发镀膜、光刻、湿法腐蚀等工艺在基底上制备叉指微电极阵列,然后利用生物修饰技术在叉指电极阵列的微间隙中捕获大肠杆菌,进而在叉指电极表面产生银沉淀,使叉指电极导通.通过测量叉指电极的电导值,可实现对大肠杆菌的定量检测分析.这种叉指电极生物传感器不但可用于大肠杆菌的检测,还可应用于其它微生物的检测.