普鲁士蓝包覆碳纳米管复合物修饰无酶过氧化氢传感器的研制及应用

本文通过在碳纳米管(MWNTs)表面原位自发还原形成普鲁士蓝纳米颗粒(PB),制备PB包覆的MWNTs纳米复合物(PB@MWNTs),并将其修饰于电极表面,直接催化过氧化氢,成功制得了一种无酶过氧化氢传感器。由于PB和MWNTs对过氧化氢都有较好的催化能力,使得制备的传感器具有好的性能。该传感器在H2O2浓度为1.8×10-7mol·L-1~4.2×10-3mol·L-1范围内,呈良好的线性,检测下限达到8.0×10-8mol·L-1(S/N=3),灵敏度为71.8A·L/mol/cm2。此外,传感器还表现出较好的稳定性、重现性和选择性     

基于氮掺杂石墨烯量子点/硫化镉纳米晶电化学发光传感器检测硫化氢

以柠檬酸和氨水为原料,用水热法制备了氮掺杂石墨烯量子点(NGQDs),与硫化镉纳米晶(CdS NCs)复合,构建了固态电化学发光(ECL)传感器,用于硫化氢(H₂S)的检测。采用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对NGQDs和CdS NCs进行了表征,同时对传感器的ECL和电化学行为进行了系统研究。结果表明,以H₂O₂为CdS NCs的共反应试剂时,NGQDs可增强CdS NCs的ECL信号,并且NGQDs/CdS NCs的稳定性增加。H₂S存在下,S^2-与过量的Cd²⁺发生键合作用,ECL值降低。在最优条件下, ECL变化值与H₂S浓度(2.0×10^-10～2.0×10^-5 mol/L)的对数呈良好的线性关系,检出限为6.7×10^-11 mol/L。采用本传感器测定血清中H₂S浓度,加标回收率为92.7%～103.8%。     

基于石墨烯-壳聚糖-辣根过氧化物酶的H2O2生物传感器的研制

制备了石墨烯-壳聚糖(GR-CS)纳米复合材料,并将之与辣根过氧化物酶(HRP)混合,构建了基于石墨烯-壳聚糖-辣根过氧化物酶的生物传感器(GR-CS-HRP/GC)。探针及循环伏安研究表明,该界面具有优异的电子传导能力、较大的比表面积和良好的生物相容性,对H2O2的还原显示出较好的电催化活性,在工作电位为-0.2 V,0.05 mol/L的磷酸盐缓冲盐溶液(PBS,pH 6.8)中,该酶传感器对过氧化氢响应灵敏度高,检测范围宽,测定H2O2的线性范围为5.0×10-7～2×10-3mol/L(相关系数为0.998)。检出限为2.0×10-7mol/L(S/N=3)。并且表现出良好的稳定性和高选择性。该电极用于实际样品中H2O2的测定,结果令人满意。     

PB/Au/CILE的制备与应用

混合离子液体(N-丁基吡啶六氟磷酸盐,[BuPy][PF6])与石墨粉,制备了离子液体碳糊电极(CILE),再采用电沉积法制得PB/Au/CILE修饰电极,研究了该修饰电极的电化学行为及其对H2O2的电催化,建立了H2O2的计时安培测定新方法。结果表明:在该修饰电极上PB产生了一对准可逆的氧化还原峰,并对H2O2表现出良好电催化作用,安培法测定H2O2的线性范围为5.0×10-6～1.55×10-4mol/L,检出限为1.0×10-6mol/L(S/N=3)。连续10次测定5.0×10-6mol/L H2O2峰电流的RSD为2.1%。     

CdS纳米晶@碳点复合物膜的电致化学发光

采用热解柠檬酸法制备碳点(CDs),并将之与表面无包裹剂的CdS纳米晶(CdS NCs)超声复合制备CdS纳米晶@碳点(CdS NCs@CDs)复合物。研究了复合物膜阴极电致化学发光(ECL),探讨了CDs对CdS纳米晶膜ECL增强的机理。CDs分散性良好、尺寸在1.5~4 nm之间;与粒径约为4 nm的CdS纳米晶按体积比2∶3复合后,在360 nm光激发下复合物具有最强的荧光发射且表现为CDs的荧光。同时,复合物膜产生归属于激发态CdS纳米晶的最强的ECL发射,且ECL发光峰起置电势正移至-1.05 V。复合物膜的ECL发射是pH依赖的,在pH值为6时,复合物膜具有最大的ECL强度,为CdS纳米晶膜ECL强度的19倍。这种ECL增强源于CDs能束缚大量电子产生局域电场从而促进近邻CdS纳米晶激发态的形成与弛豫。     

基于自组装L-半胱氨酸与纳米金的H2O2生物传感器

通过在金电极表面自组装L-半胱氨酸,再分别吸附纳米金与辣根过氧化物酶(HRP)的方法,成功的制备了H2O2生物传感器.采用循环伏安法考察了传感器的电化学特性,电极对H2O2在浓度为2.1×10-6～3.6×10-3 mol/L的范围内呈线性,检出限为8.9×10-7 mol/L (S/N＝3).该传感器具有稳定性好,线性范围宽,检出限低等优点,同时具有一定的抗干扰能力.     

基于Nafion/碳纳米粒子修饰的葡萄糖传感器

采用滴涂法制备了Nafion/碳纳米粒子复合物修饰玻碳电极,该电极对H2O2具有良好的电催化氧化性能。还利用滴涂法制备了Nafion/碳纳米粒子复合物包裹的葡萄糖酶电化学生物传感器,该生物传感器对葡萄糖有着良好的电催化作用。应用该传感器对葡萄糖进行了检测,检测线性范围为2.0×10-6～6.0×10-3mol/L,检出限为1.6×10-6mol/L(S/N=3),实验结果表明该传感器具有良好的稳定性、重现性和抗干扰能力。对小鼠血清样品中的葡萄糖进行检测,结果令人满意。     

基于Ru(bpy)■-三乙胺体系的电致化学发光生物传感器检测葡萄糖

联吡啶钌(Ru(bpy)■)拥有优良的电致化学发光(ECL)性能,但其较好的水溶性使其固载面临巨大问题。该文制备了Pt纳米粒子与Ru(bpy)■的复合物(Pt NPs-Ru),将其修饰于电极并进一步固载葡萄糖氧化酶(GOx)制得传感器。基于H2O2对Ru(bpy)■-三乙胺体系ECL信号的猝灭作用,随着葡萄糖浓度的增加,其在GOx的催化下原位产生的H2O2量增多,导致ECL信号逐渐减弱,从而实现葡萄糖的检测。ECL强度与葡萄糖浓度的对数在1.0×10-8~5.0×10-5 mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限低至5.2×10-9 mol/L。传感器具有好的稳定性和高的选择性。Pt NPs-Ru复合物为ECL传感器的构建提供了良好平台,为葡萄糖检测提供了新方法。     

石墨烯-铁卟啉复合材料的制备及其H2O2传感器应用研究

本文通过π-π非共价键的方式合成了具有仿生功能的石墨烯-铁卟啉复合材料,并将其修饰在玻碳电极上,制备成一种新型的无酶H2O2传感器。利用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)及电化学阻抗谱(EIS)对合成材料进行了表征,并研究了该传感器对H2O2的电催化还原性能。实验结果表明,该传感器对H2O2具有较好的催化还原效果,能够在-0.24V电位下对H2O2进行测定;其对H2O2的线性检测范围为5.0×10-7～1.975×10-4 mol/L,检测限为4.1×10-7 mol/L。     

量子点双标记的Fe3O4@Au磁性纳米DNA电致发光型传感器

合成了Fe3O4@Au磁性纳米粒子,并根据单链寡聚核苷酸(ss-DNA)杂交原理,利用量子点电化学发光,构建了DNA电化学传感器.在磁控玻碳电极(MCGCE)表面,将5′-SH-ssDNA捕获探针自组装在Fe3O4@Au磁性纳米粒子上,然后与目标DNA互补的一端杂交形成dsDNA,再与双标记了量子点的5′-NH2-ssDNA-NH2-3′信号探针杂交形成三明治杂交的DNA.应用循环伏安法对DNA的固定与杂交进行了表征.目标DNA浓度在1.0×10-13～1.0×10-11 mol/L范围与其响应的ECL信号呈线性关系,检出限为1.8×10-14mol/L.由于采用量子点双标记法,检测的灵敏度显著提高.     

Graphene enhanced electrochemiluminescence of CdS nanocrystal for H2O2 sensing

Graphene-CdS (G-CdS) nanocomposites were successfully prepared by CdS nanocrystals (CdS NCs) formed in situ on the surface of graphene sheets, using graphene oxide (GO) sheets with rich negatively charged carboxylic acid groups as starting materials. Compared with pure CdS NCs, the presence of the graphene doped in G-CdS nanocomposites could facilitate the electrochemical redox process of CdS NCs; further, the as-prepared G-CdS nanocomposite can react with H₂O₂ to generate strong and stable electrochemiluminescent (ECL) emission, which not only enhances its ECL intensity by about 4.3-fold but also decreases its onset potential for about 320 mV. The as-prepared solid-state ECL H₂O₂ sensor shows acceptable linear response from 5 μM up to 1 mM with a detection limit of 1.7 μM (S/N = 3). The ECL H₂O₂ sensor exhibits excellent reproducibility and long-term stability. Such a property would promote the potential application of the graphene as enhanced materials in fabricating sensors for chemical and biochemical analysis.     

基于Co3O4纳米粒子的“串联酶”活性检测葡萄糖的表面增强拉曼光谱策略

采用一种简单的湿化学法合成Co₃O₄纳米粒子(NPs),并将其作为一种"串联酶"(同时具有类过氧化物酶和类葡萄糖氧化酶活性)用于过氧化氢(H₂O₂)和葡萄糖的表面增强拉曼散射(SERS)光谱检测。作为一种灵敏的SERS底物,在pH=4.0的NaAc缓冲液条件下,Co₃O₄NPs可以催化葡萄糖和O₂生成葡萄糖酸和H₂O₂。然后H₂O₂可以氧化3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB),形成蓝色氧化产物氧化TMB(oxTMB),其在1188、1330、1610 cm^-1处表现出强烈的SERS信号。因此,我们开发了一种新的SERS策略来分析葡萄糖,检测限为1×10^-10mol·L^-1,表明Co₃O₄NPs具有生物传感器、免疫分析和医学研究的潜力。     

Electrogenerated chemiluminescence from CdS nanotubes and its sensing application in aqueous solution

Electrogenerated chemiluminescence (ECL) of CdS nanotubes in aqueous solution and its sensing application were studied by entrapping the CdS nanotubes in carbon paste electrode. Two ECL peaks were observed at −0.9 V (ECL-1) and −1.2 V (ECL-2), respectively, when the potential was cycled between 0 and −1.6 V. The electrochemically reduced nanocrystal species of CdS nanotubes could collide with the oxidized species in an annihilation process to produce the peak of ECL-1. The electron-transfer reaction between the reduced CdS nanocrystal species and oxidant coreactants such as S₂O₈²⁻, H₂O₂, and reduced dissolved oxygen led to the appearance of the ECL-2 peak. Based on the enhancing effect of H₂O₂ on ECL-2 intensity, a novel CdS ECL sensor was developed for H₂O₂ detection. The sensor exhibited a detection limit of 0.1 μM and a linear range from 0.5 μM to 0.01 mM. The relative standard deviations of five replicate determinations of 5 μM H₂O₂ was 2.6%. In addition, the ECL spectrum in aqueous solution also exhibited two peaks at 500 and 640 nm, respectively.     

Ti3C2Tx/MnO2正极在水系锌电池中的电化学性能

二氧化锰(MnO₂)材料具有比容量大、电极电位高、储量丰富以及价格低廉等优势,成为水系锌电池正极最受关注的一类材料,然而其仍然存在着结构稳定性差和电化学储存机理复杂的问题。因此,我们通过两步合成法制备了一种花苞状结构的MnO₂负载在Ti₃C₂T_x表面形成Ti₃C₂T_x/MnO₂复合材料,通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对复合样品的结构、成分和形貌进行表征。通过将Ti₃C₂T_x/MnO₂复合材料作为正极,与锌负极匹配组装成水系锌电池,研究了其分别在2 mol·L^-1 ZnSO₄、2 mol·L^-1 ZnSO₄+0.1 mol·L^-1 MnSO₄、30 mol·L^-1三氟甲基磺酸四乙基铵(TEAOTf)+1 mol·L^-1三氟甲烷磺酸锌(ZnOTf)和3 mol·L^-1 ZnOTf四种电解液中的电化学性能。结果表明,Ti₃C₂T_x/MnO₂在2 mol·L^-1 ZnSO₄中的比容量较高,但循环稳定性很差。将TEAOTf盐和ZnOTf盐共溶于水中,设计了一种新型的含惰性阳离子的超高浓度盐包水电解液(30 mol·L^-1 TEAOTf+1 mol·L^-1 ZnOTf),不仅提高了Ti₃C₂T_x/MnO₂材料的可逆性,而且有效抑制了电极材料在循环过程中的溶解。     

Electrogenerated chemiluminescence and electrochemical bi-functional sensors for H2O2 based on CdS nanocrystals/hemoglobin multilayers

A novel bi-functional sensor, based on CdS nanocrystals (NCs) and hemoglobin (Hb) multilayer films, designated as {Hb/CdS}_n, modified glassy carbon electrode (GCE) by layer-by-layer (LbL) assembly, has been presented. The electrogenerated chemiluminescence (ECL) and electrochemical properties of {Hb/CdS}_n have been investigated in detail. Hb in the multilayer films can enhance the stability of electrogenerated species of CdS NCs, and CdS NCs can also promote the direct electron transfer between Hb and GCE. As a consequence experimentally, the multilayer films modified GCE is suitable to be used as a bi-functional sensor, ECL sensor and electrochemical sensor, to determine H₂O₂ in obviously different concentration. In high concentration of H₂O₂, this sensor as an ECL sensor shows a linear response from 15 μM up to 18 mM. In the lower concentration of H₂O₂, it as an amperometric one shows two linear ranges of amperometric responses to the concentration of H₂O₂ ranging from 6.0 to 31.0 μM and from 6.0 μM down to 40 nM with a detection limit of 20 nM, based on the high stability of ECL by {Hb/CdS}_n and the excellent electrocatalytical ability of Hb to H₂O₂. Thus, {CdS/Hb}_n modified electrodes would have a great merit to expand the application of biosensors to life science and environmental science.     

Li2O-TiO2-SiO2-P2O5和Li2O-TiO2-Al2O3-P2O5体系锂离子固体电解质的制备及性能研究

一些具有NASICON型网格结构的固体电解质具有高的电导率和好的稳定性,NASICON的意思是Na Super Ionic Conductor[1]。当NaZr2(PO4)3中P5 被Si4 部分取代时便可以得到具有NASICON结构的Na1 xZr2SixP3-xO12体系,其具有高的钠离子电导率。然而有相同结构的Li1 xZr2SixP3-xO12体系的离子电导率却很低,这是因为Li 半径太小,而NASICON三维网格结构的离子通道太大,两者不匹配而使电导率下降[2]。但当LiZr2(PO4)3中Zr4 被离子半径小些的Ti4 取代,所得LiTi2(PO4)3的通道就与Li 半径相匹配,适合于锂离子的迁移,从而使其电导率…     

银-磷酸钛纳米复合膜的构建及其电化学生物传感

利用ITO基底上层层组装构建的多层内嵌银纳米粒子的磷酸钛薄膜固定了血红蛋白并且用于生物传感研究。由于银纳米粒子与磷酸钛膜的协同作用,实验中可以观察到Hb的直接电子传递。研究表明所制备的Hb-Ag-TiP/PDDA/ITO电极对H₂O₂响应迅速、稳定,检测限达3.3×10^-6 mol·L^-1。     

Prussian Blue electrodeposited on MWNTs-PANI hybrid composites for H2O2 detection

A Prussian Blue (PB)/polyaniline (PANI)/multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) composite film was fabricated by step-by-step electrodeposition on glassy carbon electrode (GCE). The electrode prepared exhibits enhanced electrocatalytic behavior and good stability for detection of H₂O₂ at an applied potential of 0.0 V. The effects of MWNTs thickness, electrodeposition time of PANI and rotating rate on the current response of the composite modified electrode toward H₂O₂ were optimized to obtain the maximal sensitivity. A linear range from 8 × 10⁻⁹ to 5 × 10⁻⁶ M for H₂O₂ detection has been observed at the PB/PANI/MWNTs modified GCE with a correlation coefficient of 0.997. The detection limit is 5 × 10⁻⁹ M on signal-to-noise ratio of 3. To the best of our knowledge, this is the lowest detection limit for H₂O₂ detection. The electrode also shows high sensitivity (526.43 μA μM⁻¹ cm⁻²) for H₂O₂ detection which is more than three orders of magnitude higher than the reported.     

快离子导体LiTi2(PO4)3在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料表面的原位反应包覆及其电化学性能

通过原位反应法,利用富镍层状金属氧化物LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（LNCM811）正极材料表面残余的氢氧化锂和碳酸锂,与C₈H₂₀O₄Ti和（NH₄）H₂PO₄反应,在LNCM811表面原位生成快离子导体LiTi₂（PO₄）₃（LTP）包覆层。这种原位反应的包覆方法有利于移除LNCM811表面有害的残留物氢氧化锂和碳酸锂。而且,获得的LTP均匀包覆层不仅可以有效地抑制LNCM811表面和电解液的直接接触及其副反应,还可以确保充放电循环过程中LNCM811正极材料的快速Li⁺传导。因此,在LTP包覆层的多重作用下,LTP包覆的LNCM811正极材料具有优异的循环稳定性和倍率性能：在0.2C时,首次放电比容量高达200.6 mAh·g^-1,200圈后的可逆容量依然有155.7 mAh·g^-1;在2C和5C的高电流密度下,200圈后的可逆容量仍然有126.4和111.9 mAh·g^-1。     

基于血红蛋白/硒化镉量子点多层膜的H2O2生物传感器

合成了水溶性硒化镉(CdSe)量子点,利用组装技术和静电吸附作用,将带正电荷的血红蛋白(Hb)和带负电荷的CdSe量子点层层组装到壳聚糖(chit)修饰的玻碳电极(GCE)表面,构建基于{Hb/CdSe}n多层膜的无电子媒介体的电流型生物传感器({Hb/CdSe}3/chit/GCE).运用紫外-可见吸收光谱、电致化学发光、交流阻抗和循环伏安技术来表征修饰膜,并研究传感器的作用机理、性能及分析应用.结果表明:与量子点薄膜法及量子点/血红蛋白复合物法等固载血红蛋白的其他方法相比,层层组装法能显著提高血红蛋白的固定量,保持血红蛋白的生物活性,增强传感器的灵敏度和稳定性.传感器检测H2O2的线性范围为4.0×10-8～4.8×10-6 mol·L-1(r=0.999 1),检测限为2.0×10-8mol·L-l.多层膜的电致化学发光研究,表明修饰电极有望用于电致化学发光传感器的制备.