基于平板电容模型的电容传感器以及新型压电传感器的研制与应用

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1、湖南大学博士学位论文基于平板电容模型的电容传感器以及新型压电传感器的研制与应用姓名：尹凡申请学位级别：博士专业：分析化学指导教师：姚守拙2002.11.8摘要／因为传感器具有仪器设备简单、实时响应、易于操作和费用低廉等特点，对传感器的研究得到了分析化学界的普遍关注。电容传感器是基于平板电容模型的一种新型传感器，其电容值取决于介电层厚度和介电常数。这种传感方式为研究工作者提供了一种简单、灵敏、价廉的检测方法，用于研究给体．受体相互作用而不需要额外的标记或者加入其它试剂。常规压电传感器的应用研究始于上个世纪八十年代初，并已广泛应用于临床免疫学、血液流变学、生物化学及分子生物学、材料物理化学等

2、众多领域。新型压电装置(如电极脱开式压电传感器和串联式压电传感器)的设计，更拓宽了压电传感器的应用范围。j夕～本论文设计了系列新型电容传感器，在传感器制备、电容响应原理和应用等方面开展了系列工作。本论文还设计了新型环状电极压电传感器，并对其频率响应特性和应用作了一定研究。本论文的主要研究工作如下：1．提出了利用电聚合邻苯二胺膜作为电容传感器绝缘层和介电层的新方法，并用这种传感器研究了表面活性剂Tween80在聚邻苯二胺膜表面的吸附过程。．借次报道了Tween80在聚邻苯二胺膜表面的界面吸附平衡常＼数!入八2．在理论上推导了两步串联反应的电容响应模型。借次将电容传感技术应用于研究DNA和小

3、分子化合物的结合作用。利用压电石英阻抗技术和电容传感技术对DNA与磷酸氯喹的相互作用研究的结果，均表明该反应可描述为两步串联反应。通过拟合电容传感器实时响应实验数据，得到了磷酸氯喹与dsDNA和ssDNA的反应速率常数。J弘，_一3．首次将人血清白蛋白(HSA)-螯合剂复合物作为介电层，制备了重金属离子选择性电容传感器。f该传感器对重金属离子具有亲和能力。其中，HSA．EDTA电容传感器对重金属离子有较高的灵敏度，而HSA．Cadion2B(镉试剂2p)电容传感器对镉离子具有一定的选择性。)—～4．首次采用电聚合包埋方法制备了药物离子选择性聚邻苯二胺膜，并成功地用于药物辛可宁和咳必清的电

4、容法测定，研究了辛可宁在其选择性膜表面的吸附模型，测定了吸附平衡常数。／这种电容传感器具有较高的灵敏度、高选择性和较长的使用寿命。太，k一5．设计了新型环状电极压电传感器(REPS)。提出了该传感器的等效电路柱历唆模型，考察了其在液相中的谐振频率特征。／实验结果显示，REPS在不同的条件下可分别用于研究溶液性质和物质在石英表面的吸附作用。利用这种传感器测定了表面活性剂CTMAB的临界胶束浓度，研究了牛血清白蛋白和CTMAB在石英表面的吸附过程。I9—～6．利用压电石英阻晶体抗技术现场监测了蛋白质和重金属离子的相互作用。垮察了pH值、背景溶液离子强度以及重金属离子加入方式的影响。得到了一些

5、初步结果。』t一关键词：电容传感器≯环状电极压电传感器jII择性膜j电容响应模驽ABSTRACTBecauseofreal·timemonitoring,simpleequipment，easyoperation，andlowcost，sensorhasgainedconsiderableinterestinanalyticalscience．Basedontheprincipleofplate-capacitorcapacitance，whichdependsonthethicknessanddielectricbehaviorofitsdielectriclayer,applicat

6、ionsofcapacitivesensorshavebeenreportedinrecentyears．Thisschemeprovidesthesensor’Sexpectationofanalysiswithohtadditionalreagentsorlabels．Theresearchofnormalpiezoelectricquartzcrystal(PQC)Wascarriedoutinearlier1980’Sandhasbeenwidelyappliedinthefieldsofclinicimmunology,hemorheology,biochemistry,and

7、molecularbiology．Thenew-stylePQCs，suchasPCSEandSPQC，expendedthePQCapplicationfields．Capacitivesensingmethodisanewtechnique，thereforeonlyafewcontributionshavebeenmadeinthisfield．Itisnecessarytodevelopcapacitanceresponse