基于CdS敏化Fe∶TiO_2纳米片的光电传感器对Cu~(2+)的检测

以钛酸四丁酯(C_(16)H_(36)O_4Ti)和三氟化铁(FeF_3)为原料,用水热法制备了铁掺杂二氧化钛(TiO_2)纳米片,并将其修饰ITO电极表面。通过连续离子吸附与反应(SILAR)法制备了ITO/Fe∶TiO_2/Cd S光电传感器,并用于Cu~(2+)的检测。Fe~(3+)的掺杂使TiO_2的带隙宽度变窄,对光的吸收产生红移,基于CdS的敏化效应,与TiO_2结合后拓宽了可见光的吸收利用率,降低了电子-空穴的复合率,使光电信号显著增强。在0.2~4.0μmol/L和4.0~80.0μmol/L范围内,Cu~(2+)浓度与传感器检测的电流值呈良好的线性关系,检出限为85 nmol/L(S/N=3)。将传感器分别用于桶装水、自来水、邕江水中Cu~(2+)的测定,加标回收率为94%~111%。     

基于TiO2-ZnPc(NH2)4复合材料的光电化学传感器检测抗坏血酸

建立一种快速检测抗坏血酸的光电化学方法。运用固相法合成四氨基锌酞菁(ZnPc(NH_2)_4),并与纳米TiO_2掺杂后修饰ITO电极,制备TiO_2-ZnPc(NH_2)_4/ITO工作电极。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫外可见光分光光度计(UV-vis)对材料进行表征,通过交流阻抗技术(EIS)、电流时间曲线法(i-t)研究光电化学(PEC)传感器的性能。结果表明,光电流响应强度与抗坏血酸(AA)的浓度成正比,在0.25～670μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为0.0642μmol/L。本方法应用于维C银翘颗粒、维生素C片以及尿样中AA含量的检测,其回收率分别为103.6%,101.9%,102.4%,相对标准偏差(RSDs)均小于5.0%,方法可用于实际样品的检测。     

基于CdS:Mn敏化TiO_2纳米管的光电化学传感器用于硫酸盐还原菌的检测

本文以钛片为原料,采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管(TiO_2-NTs)材料,以壳聚糖(CS)作为交联剂,通过连续离子层吸附与反应(SILAR)法制备了TiO_2-NTs/CdS∶Mn光电化学(PEC)传感器,用于检测硫酸盐还原菌(SRB)。传感器中的Cd~(2+)和Mn~(2+)与SRB的代谢产物H_2S结合产生的CdS∶Mn纳米晶掺杂结构,有效降低了电子-空穴复合率,导致光电流明显增强,可实现对SRB的实时检测。在1.0×10~2～1.0×10~8 CFU/mL范围内,SRB浓度的对数与传感器检测的电流值呈良好的线性关系,检出限为28 CFU/mL。该传感器为SRB的快速检测提供新策略。     

巯基β-环糊精/还原氧化石墨烯/金纳米粒子复合膜修饰电极间接检测3,3′,4,4′-四氯联苯

本文采用巯基β-环糊精(β-CD-SH)/还原氧化石墨烯(rGO)/金纳米粒子(AuNPs)复合膜对玻碳电极(GCE)进行修饰,构建了以K_3[Fe(CN)_6]为探针,间接检测3,3′,4,4′-四氯联苯(PCB77)的电化学传感器。通过循环伏安法(CV)与差分脉冲伏安法(DPV)对该传感器的电化学性质及电极反应机理进行了研究,并优化了电极的制备及其检测PCB77的条件。在最佳条件下,PCB77浓度在0.5～10.0μmol/L范围与峰电流变化值ΔI_p呈良好的线性关系,相关系数R=0.9954,检出限为0.081μmol/L。对实际样品的检测,加标回收率在91.2%～106.2%之间。     

苯并噻唑和铁氧化物纳米粒子修饰的磁性棒碳糊电极上肼的电催化氧化反应：同时检测肼和苯酚

开发了一种磁性Fe3O4纳米粒子和2-(3,4-二羟苯基)苯并噻唑(DPB)修饰的磁性棒碳糊电极(MBCPE)用于电化学检测肼.首先将DPB自组装在Fe3O4纳米粒子上,然后将此复合物吸附于设计的MBCPE上. MBCPE电极将磁性纳米粒子吸引到电极表面.所得新型电极具有高的导电性和大的有效比表面积,因而对肼的电催化氧化反应有非常大的电流响应.采用伏安法、扫描电镜、电化学阻抗谱、红外光谱和紫外-可见光谱对修饰电极进行了表征.采用伏安法研究了在磷酸盐缓冲溶液(pH=7.0)中MBCPE/Fe3O4NPs/DPB电极上肼的电化学行为.作为电化学传感器, MBCPE/Fe3O4NPs/DPB电极对肼氧化反应表现出极高的电催化活性.在DPB存在下,肼的氧化电势下降,但其催化电流增加.电催化电流与肼浓度在0.1–0.4和0.7–12.0μmol/L二个区间内表现出线性关系,检测限为18.0 nmol/L.另外,研究了MBCPE/Fe3O4NPs/DPB电极同时检测肼和苯酚的性能.伏安实验结果显示,苯酚的线性区域为100–470μmol/L,检测限为24.3μmol/L.采用此电极检测了水样品中的肼和苯酚.     

基于Fe_3O_4-Au磁性纳米粒子及碳纳米管修饰电极的对氧磷生物传感器研究

采用化学共沉淀技术制备磁性Fe3O4-Au纳米粒子复合物(Fe3O4-AuNPs),并以此磁性纳米复合物和碳纳米管(CNTs)构建用于快速检测对氧磷的乙酰胆碱酯酶(AChE)生物传感器。通过磁力作用将Fe3O4-AuNPs纳米粒子固定在自制的磁铁/玻碳电极(MGCE)上,并以此作为AChE的载体。分别通过X射线衍射、振动样品磁强和透射电镜表征了磁性纳米粒子复合物Fe3O4-AuNPs的成分、磁性及其形貌特征。利用电化学交流阻抗(EIS)、循环伏安法和微分脉冲伏安法(DPV)表征了自制的MGCE修饰电极以及生物传感器(AChE/Fe3O4-AuNPs/CNTs/MGCE)的电化学特征,建立了用该生物传感器微分脉冲伏安法检测对氧磷的方法。在最佳实验条件下,酶抑制率与对氧磷浓度的对数在3.6×10-6~2.9×10-2mol/L范围内呈线性关系,检出限为1.6×10-7mol/L。用提出的方法对实际水样中的对氧磷进行加标回收实验,回收率为98.0%~107%。     

基于纳米TiO_2和金纳米星的光电化学适配体传感器检测Hg~(2+)的研究

构建了一种适配体修饰的Hg~(2+)传感器,以氧化铟锡(ITO)导电玻璃为基底电极,纳米TiO_2为光电活性材料,通过金纳米星固定特异性识别单元巯基修饰适配体。当适配体特异性识别Hg~(2+)时,适配体富碱基T序列与Hg~(2+)结合形成折叠的发卡结构,传感器界面发生改变从而实现Hg~(2+)定量分析。采用时间-电流法、交流阻抗法等电化学方法对所构建的传感器检测性能进行研究。实验结果表明,在优化实验条件下,该方法用于检测Hg~(2+)的线性范围为1.0×10~(-9)～5.0×10~(-7) mol/L,检测限为3.1×10~(-10) mol/L。该传感器制备过程简单,具有较高的检测灵敏度,较高的稳定性和可重复性。     

MgAl水滑石和纳米Fe_2O_3复合膜修饰玻碳电极检测Cd~(2+)

采用沉淀法合成了镁铝水滑石和纳米Fe_2O_3,进行了XRD和IR表征.将两者按一定比例混合,制备成修饰的玻碳电极.采用示差脉冲伏安法详细研究了Cd~(2+)在修饰玻碳电极上的电化学响应行为,并对各种实验影响因素进行了优化.结果表明,在0.2 mol/L且pH=6.0的磷酸盐缓冲溶液中,当MgAl-HT与Fe_2O_3质量比为2∶1,制膜的滴涂量为9μL时,1×10~(-6)mol/L的Cd~(2+)在-1.0 V富集1.5 min后,进行电化学扫描,Cd~(2+)在-0.82 V附近出现一灵敏尖锐的溶出峰,溶出峰电流与其浓度在2×10~(-10)~2×10~(-8)mol/L范围内呈良好线性关系,检出限为1.0×10~(-10)mol/L,表明复合膜修饰玻碳电极检测镉离子效果很好.     

基于PAC修饰的氧化石墨烯负载纳米Pt构建新型三维过氧化氢电化学传感器

为构建一种新的无酶电化学生物传感器并将其用于细胞中释放的H_2O_2的有效检测,将聚二烯丙基二甲基氯化铵(PAC)修饰的氧化石墨烯(GO)和纳米Pt通过物理吸附和电化学沉积H_2PtCl_6共同负载于玻碳电极上,成功制备了Pt/PAC-GO/GCE生物传感器。扫描电镜表明纳米Pt能很好地负载于PAC-GO表面。Pt/PAC-GO/GCE生物传感器对H_2O_2具有较宽的线性范围(0.04～3.6μmol/L及4.4～28.6μmol/L)及较高的电流响应(检出限为0.01μmol/L)。此外,该生物传感器具有较强的抗干扰能力,已成功用于活细胞H_2O_2的检测,有望用于医学诊断。     

交联镍纳米片修饰电极用于无酶葡萄糖传感器

以滴涂法在玻碳电极表面修饰一层阳离子交换聚合物Nafion膜,通过离子交换将Ni2+固定于电极表面,进一步电化学沉积得到相互交联的Ni纳米片。Ni纳米片修饰电极能催化葡萄糖的电化学氧化,可用于无酶葡萄糖传感器的构建。在0.60 V恒电位条件下,Ni纳米片修饰电极的氧化峰电流随葡萄糖浓度的增大而增大,其线性响应浓度范围为0.02~3.85 mmol/L。传感器的检测灵敏度为150.6μA(mmol/L)-1·cm-2,检出限为5μmol/L,响应时间为5 s。传感器应用于葡萄糖注射液的检测,加标回收率为90.0%。     

基于二氧化钛/石墨烯纳米复合物的光电化学适体传感器测定土霉素

采用水热法在掺杂氟的SnO_2(FTO)导电玻璃上生长纳米二氧化钛(TiO_2),并通过简单的电化学还原在其表面原位沉积石墨烯,以纳米TiO_2/石墨烯为光电传感基底,构建用于土霉素(OTC)检测的光电化学适体传感器。通过扫描电镜表征了复合材料的形貌,电化学工作站测试了单一材料与复合材料的光电响应性能。结果表明,相比于单一的TiO_2,TiO_2/石墨烯复合材料能明显增强光电流响应,提高灵敏度。基于土霉素适配体对土霉素的高特异性识别,将其固定在TiO_2/石墨烯复合纳米材料修饰的FTO表面,可用于土霉素的测定。该方法对目标物的线性范围为5.0×1.0~(-9)～5.0×10~(-6) mol/L,相关系数(r)为0.988 7,检出限为1.0×1.0~(-9) mol/L。方法简单、成本低、线性范围宽,有望于实际样品中土霉素残留的测定。     

基于不同电化学探针检测乳腺癌基因片段电化学传感器的研究

构建了以3种不同电活性物质(铁氰化钾平衡电对、亚甲基蓝和六氨合钌)为电化学信号探针,检测乳腺癌基因片段(乳腺癌DNA)的电化学传感器。利用吸附作用将探针ss DNA固定于金纳米-多壁碳纳米管-Nafion复合纳米材料修饰金电极表面,制备了DNA电化学传感器。采用循环伏安法、电化学阻抗法和微分脉冲伏安法,对DNA电化学传感器进行表征和定量分析。实验结果表明,在5 mmol/L K3[Fe(CN)6]-5mmol/L K4[Fe(CN)6]平衡电对电化学探针检测液中,乳腺癌DNA的线性范围为0.1~500.0 nmol/L,其检出限(S/N=3)为0.03 nmol/L。以20μmol/L亚甲基蓝为电化学探针检测液时,乳腺癌DNA的线性范围为1.0~500.0 nmol/L,检出限为0.3 nmol/L。利用50μmol/L六氨合钌电化学探针检测时,乳腺癌DNA的线性范围为1.0~500.0 nmol/L,检出限为0.3 nmol/L。3种电化学探针中,利用铁氰化钾平衡电对探针检测乳腺癌DNA的检出限最低,线性范围最宽。该传感器可用于其他DNA的检测分析。     

还原氧化石墨烯-纳米金修饰的分子印迹传感器选择性检测水与牛奶中盐酸洛美沙星

开发了一种基于金电极表面修饰还原氧化石墨烯(rGO)-纳米金(AuNPs)的分子印迹电化学传感器,用于选择性测定盐酸洛美沙星。AuNPs-rGO纳米复合材料通过电化学还原氧化石墨烯(GO)和HAuCl_4修饰到金电极表面,印迹的聚邻苯二胺和间苯二酚膜嵌在AuNPs-rGO表面作为功能单体选择性识别盐酸洛美沙星。以K_3[Fe(CN)_6]为氧化还原探针,运用循环伏安法(CV)和差分脉冲法(DPV)表征了印迹传感器的电化学性能。结果表明印迹传感器对洛美沙星的选择性高,而引入的还原氧化石墨烯-纳米金(Au NPsrGO)复合材料显著提高了传感器的电子传输速率和灵敏度。最佳条件下,氧化还原探针的DPV峰电流对0.01~1.0μmol/L浓度范围内洛美沙星呈良好的线性,检出限(S/N=3)为3.0 nmol/L。方法用于西江水和牛奶中盐酸洛美沙星的检测,精密度(RSD≤6.2%)和回收率(88.0%~102%)满意。     

纳米金与磁性纳米复合物构建电流型免疫传感器的研究

制备了易于磁性分离、硫堇(Thi)包覆的四氧化三铁(Fe3O4)纳米复合物。通过静电吸附作用,将萘酚(Nafion)、Thi包覆的Fe3O4复合纳米粒子层层修饰到玻碳电极表面,再利用Thi分子中的氨基吸附纳米金,最后固载甲胎蛋白抗体,从而制得灵敏度高、稳定性好的无试剂电流型甲胎蛋白免疫传感器。实验通过透射电子显微镜(TEM)对该复合纳米粒子进行表征,并用循环伏安法考察了电极的电化学特性。结果表明,Fe3O4/Thi复合纳米粒子修饰的电极在实验过程中呈现出良好的氧化还原活性,其检测范围为0.05～20μg/L,检出限为0.03μg/L。     

纸基葡萄糖电化学生物传感器的研究及应用

基于纳米金的自催化无电沉积镀金技术,采用混合纤维素滤膜作为模板,制备了一种纳米多孔纸基薄膜金电极。以该金滤膜电极作为基底电极,使用Nafion溶液分散的碳纳米管-纳米铂(PtNPs)复合材料作为载体,实现了葡萄糖氧化酶(GOD)的直接电化学,并建立了一种低成本的纸基葡萄糖电化学传感器。该传感器对葡萄糖具有良好的安培响应,葡萄糖浓度在5.0×10-6~2.5×10-3 mol/L范围与其0.55V处的氧化电流呈良好的线性关系(R=0.999),检测限(S/N=3)为1.0×10-6 mol/L。制备了8支传感器,对25μmol/L葡萄糖进行检测,结果的相对标准偏差为6.03%,表明该传感器具有较好的重现性。     

电化学沉积ZnS@CdS构建光电化学传感器测定谷胱甘肽

采用电化学沉积方法制备了具有核/壳结构的ZnS@CdS复合纳米修饰电极,采用扫描电子显微镜、电化学阻抗谱及光电化学方法对其进行了表征。由于快速有效的电子跃迁和光致电子-空穴对复合的抑制,ZnS@CdS修饰电极的光电流增强。以谷胱甘肽（GSH）为模型,制备了光电化学生物传感器。方法检出限为43 nmol/L,检测范围0.1～60μmol/L。方法已用于葡萄糖注射液中加标回收检测谷胱甘肽的含量,回收率为96.0%～106.5%。     

纳米镍修饰TiO2纳米管电极检测胰岛素

采用阳极氧化法制备出高度有序的TiO2纳米管阵列作为基础电极,通过电沉积法将纳米镍颗粒负载在基础电极上,从而制备了纳米镍-二氧化钛纳米管(Ni/TiO2NTs)修饰电极。分别采用扫描电子显微镜和X射线衍射对Ni/TiO2NTs电极的形貌及组分进行了表征。将Ni/TiO2NTs电极用于对胰岛素的电化学测定。结果表明,在0.1 mol/L NaOH支持电解液中,胰岛素在Ni/TiO2NTs电极上有较好的电化学响应,胰岛素浓度在0.8～1.6μmol/L范围内,峰电流密度与其浓度呈良好的线性关系,检测限为0.28μmol/L,灵敏度为0.49×10-3 A/(μmol·L-1.cm-2)。     

镁铝水滑石和纳米TiO_2复合膜修饰玻碳电极检测Pb(Ⅱ)

分别采用共沉淀法和溶胶-凝胶法合成了MgA l水滑石和锐钛矿型纳米TiO_2,进行了XRD和TG-DTA表征。将两者按一定比例混合,制备成修饰的玻碳电极。采用示差脉冲伏安法详细研究了Pb~(2+)在修饰玻碳电极上的电化学响应行为,并对各种实验影响因素进行了优化。结果表明,在0.1 moL/L的NaA c-HAc缓冲溶液中,当pH=4,MgA l水滑石与TiO_2的质量比为1:1,制膜的滴涂量为9μL时,1×10~(-5)mol/L的Pb~(2+)在-1.2V富集1.5 min后,进行电化学扫描,Pb~(2+)在大约-0.47 V出现一灵敏尖锐的溶出峰,溶出峰电流与其浓度在1×10~(-9)~2×10~(-7)mol/L范围内呈良好线性关系,检出限为1.0×10~(-10)mol/L,表明复合膜修饰玻碳电极检测铅离子效果很好。     

分子印迹聚合物修饰电化学晶体管检测抗坏血酸分子

以抗坏血酸(AA)为模板分子、邻苯二胺(o-PD)为功能单体,在金电极表面电聚合制备分子印迹聚合物膜(MIP),并以该MIP修饰的电极为栅极制备了具有高选择性、高灵敏度的AA电化学晶体管(OECT)传感器件。应用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)对分子印迹聚合物电极进行一系列的表征与检测。实验结果表明:以pH=5.2,浓度为0.2mol/L HAc-NaAc(体积比2.1∶7.9)的缓冲液为背景溶液,o-PD与AA的物质的量之比为1∶2,以0.5V/s的扫描速率在0~0.8V内扫描20圈,所得分子印迹膜电极性能最佳。应用以该分子印迹修饰电极作为栅极的电化学晶体管检测AA,得到AA浓度的检测限为0.3μmol/L,沟道电流与AA浓度在0.3~3μmol/L(低浓度)与3~100μmol/L(高浓度)这2个范围内成线性关系。     

Bi/Yb3+,Er3+:TiO2复合纳米纤维的合成及光催化产氢性能

以静电纺丝技术制备的稀土Yb~(3+)和Er~(3+)共掺杂TiO_2纳米纤维为基质,结合水热法合成了Bi复合Yb~(3+),Er~(3+)∶TiO_2纳米纤维光催化剂。以三乙醇胺为牺牲剂,研究了Bi/Yb~(3+),Er~(3+)∶TiO_2的紫外、可见、近红外和全谱光催化产氢性能。结果表明:全谱光照5 h,产氢速率达到1 650.3μmol·g~(-1)·h~(-1)。Bi作为一种新兴的非贵金属具有独特的等离子体光催化或辅助光催化性能,能与稀土元素丰富的能级结构和特殊的上转换发光特性相结合。对TiO_2进行双重协同修饰改性,可以有效提高TiO_2纳米纤维的光催化活性。