MOFs基微流控电化学芯片对多种重金属离子的实时在线检测

将具有丰富微孔的ZIF-8金属有机框架和电化学技术对金属离子的富集作用与微流控器件对溶液流动的可控性相结合,构建了一种新型传感器,实现了高通量、实时和快速检测环境中的多种金属离子污染物.研制的ZIF-8-Nafion/ITO基微流控电化学传感器对Cd²⁺,Pb²⁺及Hg²⁺离子在0.1～100μmol/L的浓度范围内具有良好的线性关系,检出限分别为0.055,0.0025及0.0016μmol/L(S/N=3).该微流控芯片对于样品的需求量少,可降低对能源的消耗;同时由聚二甲基硅氧烷拓印的微流控器件还有望实现柔性电极的功能,对便携式电化学柔性器件在生物和环境样品的集成化和自动化检测具有重要意义.     

基于杂交指示剂的无标记适配体电化学传感器用于铅离子检测

为克服传统重金属铅离子(Pb²⁺)检测方法无法适应现场在线分析的缺陷,该研究以杂交指示剂亚甲基蓝(MB)作为电化学信号探针,以适配体作为Pb²⁺识别原件构建无标记适配体电化学传感器。在金电极表面,通过先后修饰适配体及其互补序列cDNA形成双链,随后吸附在双链间的MB通过差分脉冲伏安法产生强烈的电化学信号。当Pb²⁺存在时,适配体特异性捕获Pb²⁺造成双链断开释放MB,从而造成电信号降低,实现对Pb²⁺的定量检测。构建的电化学传感器对Pb²⁺的线性范围为0.1～100 000μg/L,检出限低至33.4 ng/L,对牛奶和湖水样品的加标回收率分别为87.1%～115%和106%～108%,相对标准偏差(RSD)分别为10%～13%和5.0%～9.5%。该方法构建的无标记适配体电化学传感器具有制备简单、成本低廉、灵敏快捷等优点,有望应用于环境及食品工业中Pb²⁺的现场分析。     

一种超灵敏检测镉离子的核酸适配体电化学传感器

设计了一种基于核酸适配体检测镉离子(Cd²⁺)的电化学生物传感器,将适配体互补链(CDNA)通过AuS键自组装于金电极表面,并与适配体杂交结合形成双链DNA。由于适配体对Cd²⁺有特异性结合能力,加入Cd²⁺后,与互补链竞争结合适配体,使修饰二茂铁基团的适配体从金电极表面脱落,二茂铁的电化学信号显著减小。采用方波伏安法(SWV)进行检测,本传感器对Cd²⁺的线性检测范围为1.0 nmol/L～10.0μmol/L,检出限为65.1 pmol/L,线性方程为ΔI=0.2872+0.2327lgC(R²=0.9972), 10 s内即可完成检测。实际江水样品中Cd²⁺的检测结果与石墨炉原子吸收光谱法的检测结果一致,加标回收率为97.1%～99.5%。本方法灵敏度高、检测速度快、特异性强,在镉环境污染监测方面具有良好的应用前景。     

ZIF-67牺牲模板法制备CoCu-LDH及电化学法测定多巴胺

以金属有机骨架ZIF-67为牺牲模板，通过Cu²⁺调控结构，制备了层状双氢氧化物CoCu-LDH。以CoCu-LDH修饰玻碳电极(GCE)，构建多巴胺(DA)电化学传感器(CoCu-LDH/GCE)。结果表明：CoCuLDH/GCE对DA具有出色的电催化活性。在DA浓度3～1000μmol/L和1000～5000μmol/L范围内，该传感器的氧化峰电流与DA浓度呈线性关系，灵敏度分别为708.22μA/(mmol/L·cm²)、 285.72μA/(mmol/L·cm²)。CoCu-LDH/GCE在10倍浓度干扰物质存在时对DA响应的电流强度变化小于10%，具有良好的抗干扰能力。     

基于二硫化钼和钴基金属有机骨架的痕量汞离子电化学传感器

汞离子(Hg²⁺)具有高生物毒性,痕量的汞也会对生态环境质量和人体健康造成严重危害.本文基于二硫化钼(MoS₂)和钴基金属有机骨架(ZIF-67)的复合材料MoS₂@ZIF-67制备了一种新型的电化学传感器,结合MoS₂的优异导电性与金属有机骨架的催化性能,复合材料MoS₂@ZIF-67可放大电化学信号,提高电极的电化学活性.利用Hg²⁺能与DNA中胸腺嘧啶T结合形成T-Hg²⁺-T双螺旋结构的原理,使用差分脉冲伏安法实现了对水环境中痕量汞的特异性检测.该传感器对Hg²⁺检测的线性范围为0.01～10μg/L,检出限为5 ng/L,并表现出较好的选择性.采用该传感器对自来水样品进行加标回收检测,回收率为110%～119%,在痕量汞的检测中具有良好的应用前景.     

基于MoS2/氮掺杂石墨烯纳米复合材料灵敏电化学传感器检测镉(II)

基于S-Cd和N-Cd的亲和作用,利用一锅法制备了MoS2-掺氮石墨烯(NG)新型纳米复合材料。采用方波溶出伏安法实现了Cd²⁺的灵敏测定。在最优实验条件下,Cd²⁺的溶出峰电流与Cd²⁺的浓度在0.01~20μmol/L范围内呈线性关系(R²=0.996),检出限为2.50 nmol/L。该传感器可用于监测实际样品中Cd²⁺。     

锰掺杂硫化锌量子点室温磷光检测铅离子

采用锰掺杂硫化锌量子点室温磷光（RTP）探针,基于Pb^{2 1}对其磷光的猝灭现象进行选择性测定,考察了量子点溶液浓度、缓冲液体系及浓度、反应时间、干扰物质等多种因素影响,在最优条件下,即25μmol/L量子点溶液在Tris-HCl（10 mmol/L,pH 7.4）缓冲液中,反应时间为2 min时,检测Pb^2--的线性范围为0 25～1000μmol/L,检出限为0.04μmol/L,方法的精密度和准确度良好。本方法简单、快速、灵敏度和选择性较好,线性范围较宽,可用于96孔板进行高通量检测,并成功应用于生物样品中Pb^2-的选择性检测,在稀释5倍人血浆中检测Pb^2-的线性范围为5～1000μmol/L,检出限为0.48μmol/L。     

新型薄膜扩散梯度装置定量测量水环境中重金属形态

采用以纤维素透析膜为扩散相, 0.05 mol/L羧甲基纤维素钠(CMC)溶液为结合相的薄膜扩散梯度(DGT)装置(CMC-DGT)定量累积和测量水溶液中Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺的有效态; 考察了pH值和离子强度对CMC-DGT累积Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺的影响以及不同配体(乙二胺四乙酸二钠、 单宁酸和黄腐酸)对重金属有效态的影响; 测量了外加标的天然水和工业废水中重金属的有效态浓度; 并比较了不同结合相DGT装置对同一水体中重金属的有效态浓度. 实验结果表明, 0.05 mol/L CMC溶液对Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺累积容量分别为0.24, 0.11和0.45 mg/mL; 定量累积的最佳pH值范围分别为3.7～8.0, 4.7～9.0和4.7～8.0; 随着离子强度的增大, CMC-DGT对Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺的累积容量下降; CMC-DGT能够定量地累积配制水中的游离Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺, 回收率分别为92.1%, 100.6%和96.4%; 当有配体存在时, 随着配体浓度的增大, CMC-DGT测量的Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺有效态的浓度随之下降; 在过滤工业废水、 河水和湖水中, 不同结合相DGT装置对重金属有效态的测量值不同. 结果表明, CMC可作为DGT技术新的液态结合相.     

基于硫代黄素T诱导G-四联体构成的生物传感器检测铅离子

硫代黄素T(ThT)荧光分子在自由状态下荧光强度很弱,通过在Tris-HCl缓冲液中加入Pb²⁺的适配体即富含G的DNA序列,可与ThT荧光分子形成G-四联体结构,使荧光信号迅速增强;向溶液中加入Pb²⁺,Pb²⁺与其适配体有很好的结合特异性,可生成更牢固的G-四联体结构,使ThT分子被释放出来,导致溶液的荧光强度降低,基于此可检测溶液中的Pb²⁺离子.实验中优化了缓冲溶液组成、ThT荧光分子浓度、Pb²⁺适配体浓度及反应时间等条件.结果表明,在10 mmol/L Tris-HCl(pH=8. 3,含2 mmol/L MgCl₂)缓冲溶液中,ThT荧光分子和Pb²⁺适配体的浓度分别为10μmol/L和200 nmol/L,反应10 min时,随着溶液中Pb2+浓度的增加,荧光强度减弱.Pb²⁺浓度在20～1000 nmol/L范围内时,荧光强度与Pb²⁺的浓度呈现良好的线性关系(R^...     

电泳中介微分析法测定铁(Ⅱ)和铜(Ⅱ)

利用电泳中介微分析通过与邻菲罗啉的络合反应完成了对Fe2+与Cu2+的同时测定。在压差作用下,淌度较小的邻菲罗啉在金属离子区带之前首先进样,加高电压后,两区带电泳在磷酸缓冲液中 (pH=4. 5)混合、反应形成络合物并实现电泳分离。研究了缓冲液pH、试剂和样品区带长度对分离效果的影响。对于Fe2+与Cu2+两离子,方法的检出限(S/N=3)分别为 1. 6和 11μmol/L;线性范围分别为 5. 0×10-6 ~3. 0×10-4 mol/L(r=0. 9979)和 8. 0×10-5 ~3. 0×10-4 mol/L(r=0. 9996)。采用标准矿样验证了测定Fe2+的可行性。     

磁性碳纳米管表面新型镉离子印迹聚合物制备及其对大米中的镉离子富集

以苯胺修饰的磁性碳纳米管为基质,Cd²⁺为模板,甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,在碳纳米管表面制备出一种新型磁性Cd²⁺印迹聚合物(MWNTs/MIIPs)。 采用扫描电子显微镜和红外光谱等技术手段对其形态和化学结构等进行详细表征。 吸附试验结果表明,该磁性印迹材料对Cd²⁺离子具有良好的吸附能力,最大吸附量为16.96 mg/g;选择吸附试验结果表明,该磁性印迹材料对Cd²⁺/Cu²⁺、Cd²⁺/Ni²⁺、Cd²⁺/Pb²⁺和Cd²⁺/Cr³⁺的相对选择因子分别是2.03、2.35、2.16和2.13。 结合原子吸收光谱分析技术,该材料MWNTs/MIIPs可用于大米中的Cd²⁺快速分离富集检测。     

基于ZIF-8电化学传感器构建及用于检测饮料中新橙皮苷二氢查耳酮

采用电泳沉积法,成功在玻碳电极（GCE）表面制备了一层ZIF-8材料薄膜,再在其表面滴涂一层全氟化树脂溶液（Nafion）,形成ZIF-8/Nafion复合膜,用于构建检测高倍甜味剂新橙皮苷二氢查耳酮（NHDC）的电化学传感器。利用电化学交流阻抗（EIS）技术对该传感器进行表征,采用循环伏安法（CV）研究NHDC在ZIF-8/Nafion电极表面的电化学行为,并优化实验条件。NHDC在ZIF-8/Nafion膜上有灵敏的响应。采用差分脉冲伏安法（DPV）建立了定量检测NHDC的方法,方法线性范围为0.16～160μmol/L,检出限为56 nmol/L。该方法检测饮料中NHDC的加标回收率范围为99.0%～101.3%。     

聚乙烯亚胺修饰的碳点荧光探针用于检测汞离子

以维生素C(Vc)为碳源,以聚乙烯亚胺(PEI)为掺杂氮剂,通过一步水热合成法制备了可发射蓝色荧光的水溶性碳点荧光探针(PEI-Vc CDs)。基于Hg²⁺对PEI-Vc CDs探针良好的荧光猝灭效果,建立了一种快速检测Hg²⁺的方法。在0.022～20μmol/L浓度范围内,PEI-Vc CDs探针荧光猝灭程度与Hg²⁺浓度呈良好的线性关系,检出限为22 nmol/L(S/N=3)。其它金属离子(Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Ag⁺、Ba²⁺和Pb²⁺)不会引起探针荧光强度的显著改变,表明此探针对Hg²⁺具有高的选择性。将此探针用于河水、自来水和矿泉水等...     

基于蘑菇状的金/聚苯胺纳米复合材料的亚硝酸根传感器

通过原位聚合法制备了金纳米颗粒(Au NPs)掺杂的聚苯胺(PANI)纳米复合材料，该复合材料修饰的电极(Au/PANI/GCE)对亚硝酸根(NO₂^-)的氧化具有明显的电催化活性，其独特且均匀分散的蘑菇状结构可以掺杂更多的Au NPs，提供较多的活性位点和较大的比表面积，有助于提高电化学催化NO₂^-的效果。导电聚合物PANI中可质子化的苯胺(PhNH³⁺)与溶液中带负电荷的NO₂^-产生静电吸附可促进电子的传递。Au/PANI/GCE对NO₂^-的检出限为0.6876μmol/L，线性范围为10～2400μmol/L，线性相关系数R²=0.9957，该传感器为实际湖水样品中亚硝酸盐检测提供了新方法。     

Ag@SiO2@NF电化学传感器的制备及其对铅离子的检测

本文采用溶胶-凝胶法制备巯基功能化的SiO₂微球,利用银与巯基的络合作用将银负载在SiO₂微球上,利用压片法将Ag@SiO₂修饰在泡沫镍表面,制备了Ag@SiO₂@NF电化学传感器,并研究了其在水中Pb²⁺检测方面的应用。通过透射电子显微镜,扫描电镜,电子能谱等对Ag@SiO₂@NF的形貌结构进行了表征,通过差分脉冲伏安法对Ag@SiO₂@NF的电化学性能进行了检测。结果表明,制备的Ag@SiO₂微球均匀的负载在泡沫镍表面。在最佳条件下使用差分脉冲伏安法对Pb²⁺进行电化学检测。测定的线性范围为1~5×10^-4M,检测限为0.761μmol·L^-1,为在各个环境中快速、准确、灵敏的检测水中Pb²⁺的含量提供了一种新思路。     

具有高离子识别能力的镉离子表面印迹材料的制备及其离子识别机理的研究

采用氨基-过硫酸盐氧化还原引发体系, 先实现了甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)在微米级硅胶微粒表面的引发接枝聚合, 制得高接枝度的接枝微粒PHEMA/SiO₂. 然后使接枝大分子PHEMA的侧羟基与5-氯-8-羟基喹啉(CHQ)发生亲核取代反应, 将8-羟基喹啉(HQ)基团键合在接枝大分子侧链, 使接枝大分子PHEMA实现8-羟基喹啉功能化转变, 制得表面含有高密度HQ基团的功能接枝微粒HQ-PHEMA/SiO₂, 考察研究了功能微粒HQ-PHEMA/SiO₂对Cd²⁺离子的强螯合吸附作用. 在此基础上, 采用本课题组建立的新的分子表面印迹技术, 以Cd²⁺离子为模板离子, 二氯乙醚为交联剂, 对接枝在硅胶表面的功能大分子链HQ-PHEMA进行了离子印迹, 制备了Cd²⁺离子表面印迹材料IIP-HQP/SiO₂, 深入考察研究了其离子识别与结合特性. 实验结果表明, 该离子表面印迹材料对Cd²⁺离子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性, 相对于Cu²⁺和Pb²⁺两种对比离子, 印迹材料IIP-HQP/SiO₂对Cd²⁺离子的识别选择性系数分别高达25.52和22.91, 显示出超高的离子识别能力.     

纳米铁氰化钴电化学传感器检测细胞释放的超氧阴离子

采用共沉淀方法制备的铁氰化钴(Co₃[Fe(CN)₆]₂)和Hummers法制备的还原氧化石墨烯(RGO)共沉积修饰玻碳电极(GCE),制备了无酶型超氧阴离子(O■)电化学传感器(Co₃[Fe(CN)₆]₂-RGO/GCE)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学交流阻抗法(EIS)、循环伏安法(CV)等研究了复合材料Co₃[Fe(CN)₆]₂-RGO的特征及其对水中O■的电化学检测的可行性,分析了Co₃[Fe(CN)₆]₂-RGO/GCE检测O■的作用机理。传感器对O■浓度的检测范围为0.5～30μmol/L,灵敏度为91.8μA L/(μmol cm²),检出限为0.071μmol/L(S/N=3),而且具有良好的选择性,H₂O₂、O     

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。     

离子印迹法制备对铜离子(Ⅱ)选择性吸附的碳基材料

通过钨离子印记方法,合成了对铜离子有高选择性吸附性能的碳基材料。 在四乙烯五胺(TEPA)、钨酸铵和葡萄糖摩尔比为1:1:5条件下,经水热法合成的碳基吸附材料能有效地吸附铜离子,对铜离子吸附的最佳pH=5。 在Cd²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺和Zn²⁺摩尔浓度相近体系中,离子印记碳基吸附材料对铜离子的吸附率高达97.2%,而对Cd²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺吸附率分别为20.1%、9.63%、20.3%、13.3%,表明这种离子印记碳基吸附材料对Cu²⁺具有非常优异的选择吸附能力。     

共价有机骨架材料修饰碳糊电极电化学检测铜离子

利用溶剂热反应合成共价有机骨架材料TpBD-COF，通过扫描电子显微镜和红外光谱表征其形貌和结构。按照一定比例将石墨粉、 TpBD-COF、离子液体(BPPF6)和石蜡油混合研磨，制备COF-2-BPPF6-CPE碳糊电极，采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)评估修饰电极的电化学性能。在pH 3.50的邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液中，Cu²⁺在修饰电极上有灵敏的电流响应。COF修饰碳糊电极对Cu²⁺有更高的峰电流，且峰电流与Cu²⁺浓度在1～200μmol/L呈线性关系(R2=0.9997)，检出限为0.13μmol/L。利用该修饰电极，采用标准加入法对水样中的Cu²⁺进行测定，回收率为100.6%～101.2%，表明其可用于检测水体中的Cu²⁺。