有序介孔碳/石墨烯/镍泡沫的制备及其对多巴胺的高灵敏度和高选择性检测（英文）

柔性生物传感器在可穿戴电子设备中有着广泛的应用前景.为了获得柔性电化学多巴胺传感器,作者在本工作中首先在镍泡沫表面通过化学气相沉积生长石墨烯,随后通过高温碳化嵌段共聚物与酚醛树脂在石墨烯表面共组装形成的薄膜制备了有序介孔碳/石墨烯/镍泡沫(OMC/G/Ni)复合材料.其中,镍泡沫可以为复合材料提供具有高导电性和良好柔韧性的金属骨架,而具有垂直排列介孔阵列的有序介孔碳层为复合材料提供了高的电活性表面积,且有利于活性位点的暴露.值得注意的是,夹在有序介孔碳层和镍泡沫之间的石墨烯极大地增强了各组分之间的相容性,有利于进一步提升复合材料的电化学性能.作为电化学传感器中的工作电极,OMC/G/Ni体现出优异的多巴胺检测能力.不但具有宽的线性检测范围(0.05～58.75μmol·L~(-1))和低检测限(0.019μmol·L~(-1)),还具有良好的选择性、重现性和稳定性.此外,OMC/G/Ni在弯曲状态下依旧能够保持对多巴胺的高检测能力,证明了其在柔性生物传感器中的应用潜力.     

Ag-Co3O4@MWCNTs纳米复合材料的合成及其在多巴胺检测中的应用

本文使用水热法制备了Ag-Co₃O₄@MWCNTs纳米复合材料,使用扫描电镜和能谱仪对材料进行了表征。将Ag-Co₃O₄@MWCNTs纳米复合材料与壳聚糖超声混合均匀,并修饰到玻碳电极(GCE)表面,得到Ag-Co₃O₄@MWCNTs/GCE电化学传感器。电化学测定结果表明,该修饰电极对多巴胺的电化学反应具有显著的催化作用。峰电流与多巴胺浓度在0.5~377.5μmol·L^-1范围内具有良好的线性关系,检出限为0.16μmol·L^-1(S/N=3)。该传感器具有线性范围宽、检出限低、灵敏度高等优点,可用于人体血清样品中多巴胺的含量分析。     

基于Ru（bpy）32+/OMC-Nafion/GCE的电化学传感器对麻黄碱的检测

研究了盐酸麻黄碱（Eph）在有序介孔碳（OMC）/Nafion和三（2,2-联吡啶基）钌（Ⅱ）（Ru（bpy）32＋）复合材料修饰的玻碳电极（GCE）上的电化学行为.I-t结果表明,与电化学发光法检测Eph相比,OMC（分散在0.5%Nafion溶液中）、Ru（bpy）32＋复合物在电化学领域具有更加优异的催化性能.采用循环伏安（CVs）和I-t等方法对修饰电极进行了表征;并研究了Eph在修饰电极上的动力学性质和线性响应范围.Eph氧化峰电流与其浓度在10~550μmol/L范围内成良好线性关系,相关系数为0.995 6,检测限可达8.2μmol/L（信噪比为3）.这种Ru（bpy）32＋/OMC-Nafion/GCE传感器的制备具有节省时间、成本低和操作简单等优点.该电化学传感器对运动员尿样中Eph的灵敏性检测具有潜在的应用价值.     

基于取代型多酸复合材料的多巴胺电化学检测

本文构建了基于取代型多酸与还原氧化石墨烯（RGO）复合材料的多巴胺电化学传感器. 首先,通过水热法合成了十一钨镍杂多钨硅酸盐K₂H₂SiW₁₁NiO₃₉·xH₂O（SiW₁₁Ni）,利用Hummers法与化学还原法合成了还原氧化石墨烯. 并使用SEM、XRD与FTIR等测试方法对材料进行了表征. 将SiW₁₁Ni与RGO按照一定的比例滴涂在玻碳电极表面,以便成功构建出传感界面（SiW₁₁Ni-RGO/GCE）. 然后,采用电化学阻抗法与循环伏安法等方法研究了传感界面的电化学性质. 优化实验条件后,利用该传感器通过循环伏安法对多巴胺进行定量检测,并且氧化过程展现出较为良好的性能. 其检出限为3.2 μmol·L ^-1（S/N = 3）,灵敏度为9.71 μA·(μmol·L ^-1·cm ^-2) ^-1,线性范围为10 ~ 80 μmol·L ^-1. 同时,所制备的传感器表现出良好的稳定性与抗干扰能力. 该传感器修饰过程简单、成本低、电化学性能良好,为多酸在化学传感领域的应用提供新思路.     

1-芘丁酸/石墨烯复合物的电化学性质及其在葡萄糖传感器上的应用

本文采用一步法制备了1-芘丁酸/石墨烯复合物(PBA/G),研究了其电化学性质. 采用铁氰化钾和亚铁氰化钾电化学探针测定了电化学阻抗滴定曲线,确定了PBA/G的表观pK_a为6.2. 此外,将葡萄糖氧化酶(GOD)共价键合在PBA/G表面构建了葡萄糖电化学传感器,其电化学响应与葡萄糖浓度（5 mmol L^-1浓度范围内）呈线性,检测限为0.085 mmol L^-1. 实验还测定了固定在PBA/G表面的GOD的表观米氏常数为5.40 mmol L^-1,表明固定化的GOD对葡萄糖有较高的催化活性。     

鲁米诺/氨基磺酸电化学发光及其多巴胺检测应用

在本文中,我们首次观察到氨基磺酸可以显著增强鲁米诺电化学发光,而且鲁米诺电化学发光的强度随着氨基磺酸浓度在0.1 μmol·L^-1至500 μmol·L^-1范围增加而线性增加。同时,我们观察到多巴胺可以显著猝灭鲁米诺-氨基磺酸电化学发光。基于该猝灭现象,我们建立了多巴胺的电化学发光分析方法,该方法的线性范围为0.5至20 μmol·L^-1,检出限为30 nmol·L^-1。该方法具有较好的选择性,尿酸、抗坏血酸、糖和一些氨基酸对电化学发光影响较小。采用标准加入法,成功地将鲁米诺-氨基磺酸体系用于尿液中多巴胺的电化学发光测定,回收率为103% ~ 105%。另外,我们还考察了多巴胺的猝灭机理,并用Stern-Volmer方程计算了的动态猝灭常数。     

CuNi/β-环糊精/还原氧化石墨烯修饰电极电化学检测多巴胺

建立了一种循环伏安法制备CuNi/β-环糊精/还原氧化石墨烯修饰玻碳电极(CuNi/β-CD/ERGO/GCE)的方法。通过多巴胺在该修饰电极上的电化学行为发现,该电化学传感器实现了快速、灵敏的测定多巴胺。该传感器用差分脉冲伏安法(DPV)测定多巴胺时,其电化学响应电流与多巴胺浓度在0.01~20μmol/L之间呈线性关系,检测限为8 nmol/L。该传感器用于尿液样品中的多巴胺检测,回收率在95.6%~107.2%之间。     

二氧化钛纳米颗粒/还原氧化石墨烯修饰玻碳电极在对硝基苯酚检测中的应用

本文报道了用二氧化钛纳米颗粒（TiO₂NPs）/还原氧化石墨烯（RGO）的复合物修饰玻碳电极检测微量对硝基苯酚（4-NP）的电化学方法. 本研究用扫描电子显微镜（SEM）对该复合材料形貌进行表征,用循环伏安法和交流阻抗谱对该复合物电极的电化学性能进行检测,表现出良好的电化学特性,采用差分脉冲伏安法对4-NP进行微量检测,结果令人满意,这主要得益于TiO2NPs/RGO复合物对4-NP有较高的催化活性,其电流峰值与浓度呈较高的线性关系,DPV的检测范围为10μmol·L^-1 ~ 350μmol·L^-1,检测限为0.13 μmol·L^-1. 与其他报道的一些电化学传感器相比,该传感器检测范围大,检测限低,且工作稳定,成本低,分析简单快速,具有很好的应用前景.     

有序介孔碳高灵敏苋菜红传感器的研究

以P123(EO20-PO70EO20)为表面活性剂、正硅酸乙酯为硅源,制备了介孔硅模板SBA-15,以蔗糖为碳源,制备了有序介孔碳(OMC)并将其修饰到玻碳电极(GCE)表面,构建了苋菜红伏安传感器。扫描电镜﹑透射电镜﹑小角X-射线衍射仪和氮气吸附等表征方法表明,OMC具有较高的比表面积、高度有序的六方结构和较狭窄的规则孔道分布。相比于GCE和碳纳米管修饰GCE(CNT/GCE),OMC/GCE表现出较高的电化学活性。中性介质中OMC/GCE对苋菜红的氧化显示较高的电催化活性。经过一系列的优化条件实验,如富集电位,pH值和富集时间。在电位为0.72 V条件下,传感器峰电流与苋菜红的浓度在1.0×10"7～3.0×10"6mol/L范围内呈线性关系;检出限为3.2×10"8mol/L(S/N=3)。OMC/GCE用于检测红酒样品中的苋菜红,获得满意结果。     

阿拉伯糖基有序介孔碳修饰电极检测盐酸奈福泮的研究

以阿拉伯糖为碳源,介孔硅(SBA-15)为模板剂,用硬模板法制备有序介孔碳材料,采用场发射扫描电镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)、全自动比表面及孔隙度分析仪(Brunner Emmet Teller,BET)、X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-Ray photoelectron spectroscopy,XPS)对材料进行表征。用滴涂法将有序介孔碳悬浊液滴在裸玻碳电极表面,得到有序介孔碳修饰电极。用循环伏安法来研究盐酸奈福泮在有序介孔碳修饰的玻碳电极(Glassy Carbon Electrode,GCE)上的电化学行为。在最佳条件下,盐酸奈福泮浓度在1.0×10^-8~1.0×10^-5mol·L^-1范围内与峰电流呈线性关系,相关系数为R²=0.9932,检出限为3.2×10^-9 mol·L^-1。对盐酸奈福片中盐酸奈福泮进行了检测,样品加标回收率为96.84%~102.50%,RSD<5.0%。     

对乙酰氨基酚在石墨烯/壳聚糖复合膜修饰电极上的电化学行为研究

制备了石墨烯-壳聚糖复合物修饰玻碳电极(GO/CS-GCE),考察了对乙酰氨基酚(APAP)在修饰电极上的电化学行为,发现石墨烯-壳聚糖复合物能较好改善玻碳电极对APAP的电化学性能,APAP在修饰电极上的电化学反应过程是受吸附控制的2电子,2质子反应过程;进一步研究发现在pH=9.16的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲体系中,对...     

基于聚酪氨酸/铋修饰玻碳电极的Pb2+传感器研究

采用循环伏安法及原位镀铋制备了聚酪氨酸/Bi复合膜修饰玻碳电极(p-Tyr/Bi/GC),并用交流阻抗谱及扫描电镜表征了复合膜电极的电子传递阻抗及表面形态。发现聚酪氨酸膜能促进电极表面电子交换,有利于高灵敏Pb²⁺传感器的研制。以复合膜电极对Pb2+的方波阳极溶出伏安响应电流探讨了聚酪氨酸修饰玻碳电极的最佳制备及测试条件。结果表明电极制备液中酪氨酸的最佳浓度为1.5 mmol·L^-1,聚合圈数为15;测试液中Bi3+的最佳浓度为1.0μmol·L-1,pH值为6.0,富集电位为-1.20 V。在最佳条件下,复合膜电极对Pb2+的响应线性方程为:Ip(μA)=0.5032+54.68c(μmol·L-1)(r=0.9947),线性范围为0.01~0.16μmol·L^-1,检出限(3S/k)为0.8 nmol·L^-1。复合膜电极具有灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力强的特点,用于茶叶样品中铅的测定,回收率为90.6%~96.3%,相对标准偏差不大于3.9%。     

应用镍超微电极的电化学表面增强拉曼光谱技术研究

镍（Ni）电极在电化学中应用广泛。原位表征Ni电极表面的吸附物种有益于帮助理解电极反应历程、指导发展高效电催化剂。应用超微电极作为工作电极的电化学表面增强拉曼光谱技术结合了超微电极表面的传质特性和分子水平的高灵敏度表征,是研究Ni电化学的有力手段。本文所述的研究工作通过在金（Au）超微电极表面电吸附具有SERS活性的Au纳米粒子并恒电流沉积金属Ni薄层,制备并表征了具有SERS活性的Ni超微电极。在氢氧化钠溶液中的循环伏安实验和以4-甲基苯硫酚分子作为探针分子的SERS实验结果表明,沉积速率和沉积电量是影响超微电极表面Ni的覆盖度和SERS活性的关键因素。在吸附了直径为55 nm Au纳米粒子的、直径为10 μm Au的超微电极表面,以100 μA·cm^-2电流密度电沉积厚度约为5个原子层Ni的条件下,可获得Ni覆盖完好的、具有最强SERS活性的Ni超微电极。     

差分脉冲伏安法同时检测硝苯地平和尼群地平

采用绿色环保的还原剂聚二烯丙基二甲基氯化铵,制备石墨烯(GR)/聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)/铂纳米粒子(PtNPs)复合材料,在此基础上制备了GR/PDDA/PtNPs复合修饰电极,并采用透射电镜、电化学等方法对GR/PDDA/PtNPs进行表征。以pH=8.5的B.R缓冲溶液为支持电解质,采用循环伏安法研究了硝苯地平(Nifedipine,NF)和尼群地平(Nitrendipine,NT)在复合修饰电极上的电化学行为,并优化了电化学测量条件。NF溶液浓度为4.0×10(-7)~1.6×10(-4) mol·L^-1,NT溶液浓度为1.0×10^-6~1.4×10^-4 mol·L^-1,它们的还原峰电流与浓度成线性关系,检出限分别为5.0×10^-8 mol·L^-1,3.7×10^-7 mol·L^-1。所建立的方法成功应用于血药中NF、NT的测定,获得可靠满意的结果。     

镍钴双金属-卟啉有机框架复合纳米材料构建的无酶传感器检测多巴胺

以Ni、Co为金属节点,5,10,15,20-四（4-羧基苯基）卟啉（TCPP）为金属配体,合成了金属有机框架材料（MOFs）作催化材料,以还原氧化石墨烯（rGO）和乙炔黑（ACET）作信号放大材料,制备出一种灵敏度高、稳定性高、选择性好的无酶电化学传感器,用于检测多巴胺（DA）。通过一步水热法制成rGO-NiCoTCPP,再用滴涂法将其修饰在玻碳电极上,即得GCE/rGO-NiCoTCPP电极,最后将ACET滴涂在此电极上,得到GCE/rGO-NiCoTCPP/ACET电极。利用红外光谱、扫描电子显微镜和电化学阻抗对此电极进行了表征,并将不同修饰电极放在磷酸缓冲液中进行循环伏安表征。GCE/rGO-NiCoTCPP/ACET传感器对DA具有较宽线性范围（0.4 ~160 μmol/L）及较高的电流响应（检出限为0.198 μmol/L）,有望应用于实际样品中DA的检测。     

基于三维多孔石墨烯/含钛共轭聚合物复合多孔薄膜的柔性全固态超级电容器

采用Fe~(3+)离子交联的方法制备氧化石墨烯水凝胶,经化学还原制备出一种新型的三维多孔石墨烯薄膜材料命名为rGO-Fe;通过电化学聚合法在rGO-Fe基底上进一步制备了一种三维多孔石墨烯/含钛共轭聚合物复合薄膜材料,命名为r GO-Fe/P(EDOT:P3C)-1-Ti。作为一种新型复合薄膜材料,rGO-Fe/P(EDOT:P3C)-1-Ti较rGO-Fe具有更好的抗拉伸性能,平均厚度为3μm的rGO-Fe/P(EDOT:P3C)-1-Ti薄膜,可承受载荷拉力0.97 N,优于相同厚度的rGO-Fe薄膜(0.76 N)。将rGO-Fe/P(EDOT:P3C)-1-Ti薄膜作为自支撑电极制备了柔性全固态超级电容器,表现出优良的电容性能,且在弯折状态下仍能正常工作。当电流密度为0.1 A?g~(-1)时,该柔性全固态超级电容器的质量比容量为71.13?F?g~(-1),面积比容量为101 mF?cm~(-2),当电流密度为0.6 A?g~(-1)时,其质量比容量为18.14 F?g~(-1),面积比容量为25.8 mF?cm~(-2)。     

Graphene Paper Decorated with a 2D Array of Dendritic Platinum Nanoparticles for Ultrasensitive Electrochemical Detection of Dopamine Secreted by Live Cells

To circumvent the bottlenecks of non‐flexibility, low sensitivity, and narrow workable detection range of conventional biosensors for biological molecule detection (e.g., dopamine (DA) secreted by living cells), a new hybrid flexible electrochemical biosensor has been created by decorating closely packed dendritic Pt nanoparticles (NPs) on freestanding graphene paper. This innovative structural integration of ultrathin graphene paper and uniform 2D arrays of dendritic NPs by tailored wet chemical synthesis has been achieved by a modular strategy through a facile and delicately controlled oil–water interfacial assembly method, whereby the uniform distribution of catalytic dendritic NPs on the graphene paper is maximized. In this way, the performance is improved by several orders of magnitude. The developed hybrid electrode shows a high sensitivity of 2 μA cm^?2 μm ^?1, up to about 33 times higher than those of conventional sensors, a low detection limit of 5 nm, and a wide linear range of 87 nm to 100 μm . These combined features enable the ultrasensitive detection of DA released from pheochromocytoma (PC 12) cells. The unique features of this flexible sensor can be attributed to the well‐tailored uniform 2D array of dendritic Pt NPs and the modular electrode assembly at the oil–water interface. Its excellent performance holds much promise for the future development of optimized flexible electrochemical sensors for a diverse range of electroactive molecules to better serve society.