导电聚合物负载纳米粒子复合材料的制备及其催化与传感性能研究

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1、青岛科技大学研究生学位论文导电聚合物负载纳米粒子复合材料的制备及其催化与传感性能研究摘要近年来，纳米复合材料逐渐成为研究热点。导电聚合物作为一种导电性高、稳定性好的材料被广泛应用于纳米复合材料的制备中。本文采用电化学方法将导电聚合物负载功能纳米颗粒复合材料修饰到电极上，以此构建了新型的电化学传感器，将其应用于与疾病相关的小分子的检测中，从而为癌症或其他疾病的诊断以及临床治疗提供有效的技术支持。主要工作概括如下：（1）制备了一种高效灵敏的传感器并将其应用于具有致癌作用的亚硝酸盐的检测。首先利用电化学沉积法在玻碳电极表面修饰多壁碳纳米管（CNTs）掺杂聚3,4-乙烯二氧噻吩（

2、PEDOT）纳米复合材料（PEDOT/CNTs），然后在PEDOT/CNTs纳米复合材料修饰电极（PEDOT/CNTs/GCE）表面进一步通过电化学沉积的方法修饰铜钴双金属纳米颗粒（Cu-Co/PEDOT/CNTs）。由于PEDOT/CNTs纳米复合材料具有良好的导电性、很高的机械强度、较大的比表面积，因而为铜钴双金属纳米颗粒的进一步电沉积提供了良好的基底。将该复合材料修饰电极应用于电化学催化亚硝酸盐发现，由于铜钴双金属纳米颗粒独特的结构以及铜钴的协同作用，Cu-Co/PEDOT/CNTs纳米复合材料表现出优异的电化学氧化亚硝酸盐的性能。在最佳条件下，该复合材料修饰电极对

3、亚硝酸盐具有快速的响应（2s以内），同时该亚硝酸盐传感器具有线性范围宽、灵敏度高等优点，线性范围为0.5-430μM，检出限为60nM。该亚硝酸盐传感器具有很高的选择性，可以在抗坏血酸、苯甲酸钠、葡萄糖等同时存在的情况下实现对亚硝酸盐的灵敏检测。除此之外，该传感器还具有良好的重现性和长期稳定性，室温下放置30天后，其对亚硝酸盐的响应为最初的96%以上，可以很好地应用于实际样品的检测。（2）当细胞癌变之后，细胞中的过氧化氢含量会明显提高，因此实现过氧化氢的定量检测可以为癌症的诊断提供支持。本工作构建了一个过氧化氢（H2O2）传感器。首先采用一步法合成了过氧化物模拟酶普鲁士蓝

4、纳米颗粒，然后利用电化学沉积法将3,4-乙烯二氧噻吩（EDOT）和普鲁士蓝纳米颗粒（PB）修饰到玻碳电极表面。得到的纳米复合材料是由PEDOT包裹的普鲁士蓝I导电聚合物负载纳米粒子复合材料的制备及其催化与传感性能研究纳米颗粒构成的。PEDOT薄膜不仅可以对PB起到很好的保护作用从而确保PB的高稳定性，同时将不同的PB连接在一起形成具有高比表面积的葡萄状的复合材料，从而起到促进电子传递的作用。由于PEDOT优异的导电性以及PB独特的电催化活性，PEDOT/PB纳米材料修饰电极表现出了极好的电化学氧化多巴胺和电化学还原过氧化氢的活性。在最佳条件下，多巴胺传感器的线性范围为0.

5、2-187μM，检出限为56nM。同时该传感器可以在很宽的范围内定量检测过氧化氢，其线性范围为0.5-839µM，检出限为0.16µM（S/N=3）。该传感器同时具有优异的抗干扰性能、良好的再现性和长期稳定性，并可以应用于实际样品中过氧化氢的检测。（3）抗坏血酸在代谢反应中起着非常重要的调节作用，体内缺乏抗坏血酸会引起坏血病，因此实现对抗坏血酸的实际样品检测对于监测人体健康具有重要的意义。本工作通过简单温和的方法成功制备了普鲁士蓝纳米颗粒-多壁碳纳米管复合材料（CNTs-PB），然后通过电化学沉积法将CNTs-PB和PEDOT修饰到电极表面制得PEDOT/CNTs-PB纳

6、米复合材料修饰电极（PEDOT/CNTs-PB/GCE）并将其应用于抗坏血酸的定量检测。多壁碳纳米管管壁可以阻止普鲁士蓝中离子的流失从而可以对普鲁士蓝纳米颗粒起到很好的保护作用。而PEDOT包裹在碳纳米管外，可以将不同的CNTs-PB连接在一起形成一种密集多孔的网状结构，也对普鲁士蓝起到一定的保护作用，使其更加稳定。高的比表面积是该复合材料的一大优点，可以增加电极与电解质溶液的接触面积，同时可以促进电子的传递。将该PEDOT/CNTs-PB纳米复合材料修饰电极应用于电化学催化抗坏血酸。综上，该传感器具有线性范围宽、灵敏度高等优点。该抗坏2血酸传感器的线性范围为0.3-43

7、0.3μM（R=0.9981），该抗坏血酸传感器的检出限为80nM（S/N=3）。还利用标准加入法检测了血清中的抗坏血酸，回收率在95.6-104.8%之间，相对标准偏差在3.2-4.3%之间。关键词：导电聚合物，普鲁士蓝，纳米粒子，纳米复合材料，电化学传感器II青岛科技大学研究生学位论文CATALYTICANDSENSINGPROPERTIESOFCOMPOSITEMATERIALSBASEDONCONDUCTINGPOLYMERSLOADEDWITHNANOPARTICLESABSTRACTNanocompositesha