基于聚酰胺-胺功能化碳纳米管负载钯纳米粒子的过氧化氢传感器.pdf

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1、第44卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第9期2016年9月ChineseJournalofAnalytica1Chemistry1402—1409DOI：10．11895／j．issn．0253~820．160170基于聚酰胺-胺功能化碳纳米管负载钯纳米粒子的过氧化氢传感器张彦军刘秀辉卢娟娟魏宏伟卢小泉(甘肃省生物电化学与环境分析重点实验室，西北师范大学化学化工学院，兰州730070)摘要采用电化学法将钯纳米粒子(PdNPs)沉积在第四代聚酰胺-胺树状大分子(G4．0PAMAM)功能化碳纳米管(MWCNTs)复合材料(G4．0一MWCNTs)修饰的玻碳电极表面

2、，构建了一种新型过氧化氢(H：O)传感器。采用场发射扫描电镜、循环伏安法和电化学阻抗谱对修饰电极进行表征，结果表明，大量高分散的PdNPs沉积在G4．0一MWCNTs修饰的电极上，修饰电极对H：O：还原具有优异的电催化性能。在优化条件下，HO浓度在1．0~10～1．O×10mol／L范围内与电流响应呈线性关系，检出限为3×10。mol／L(S／N=3)，测定血清实样加标回收率在96．7％～103．1％之间。关键词钯纳米粒子；聚酰胺一胺树状大分子；功能化碳纳米管；电沉积；过氧化氢传感器1引言过氧化氢(HO：)是大多数酶催化反应的副产物，在生物体内与许多病变的发生有着密切联系

3、j，因此，对HO：进行准确、快速、灵敏的检测尤为重要。目前，有许多方法用于检测过氧化氢，如滴定分析法_4J、分光光度测定法、化学发光法_6等，其中电化学方法因操作简单和快速而稳定的响应信号等优点而受到研究者的青睐j。但多数电化学方法是基于过氧化物酶的生物传感器，由于酶的价格昂贵，反应条件苛刻，且稳定性对环境的依赖性很大，这些不足都限制了酶传感器的发展。因此，无酶H：O传感器的研制就显得尤为重要_l卜J。Wang等通过超声和离心得到小尺寸二硫化钼纳米粒子，建立了二硫化钼无酶HO：传感器。实验结果表明，二硫化钼具有特殊的结合位点和大的比表面积，对HO的还原有良好的电催化作用，

4、线性范围为0．1～100~mol／L，检出限2．5nmol／L，并用于细胞中HO的检测。Ju等采用简单绿色的方法，以氮掺杂的石墨烯量子点为还原剂还原氯金酸，制得金纳米粒子氮掺杂的石墨烯量子点，用于HO：检测。该传感器具有良好的灵敏性和选择性，并用于血清和细胞中HO的检测。近年来，本课题组利用离子液体、表面活性剂埽J、聚乙烯亚胺等功能化纳米管和石墨烯，得到分散性好的碳基纳米复合材料，在其上负载Ag、Pt和PtAu等纳米粒子，构建了无酶HO：传感器。实验表明，这些传感器检测H：O具有灵敏度高、线性范围宽、选择性好和稳定性好等优点，最重要的是具有超低的检出限，可直接检测生物样品

5、中的过氧化物。研究表明，钯金属纳米粒子(PdNPs)具有大的比表面积、特殊的结合位点，能有效提高电子转移速率，克服HO：在裸电极上氧化还原过程缓慢的问题，并有效降低其氧化还原过电位卜Mj，因此可应用于制备无酶HO传感器。碳纳米管(CNTs)比表面积大，电子传递能力强和吸附性能好，将其与PdNPs相结合制备成纳米复合物后用于修饰电极，不仅可以显著提高电极表面PdNPs的含量，而且可以促进HO响应电流的提高。然而，由于CNTs表面张力大，较易发生团聚，且不易溶于任何溶剂，不利于在电极表面的修饰_26J。对碳纳米管进行功能化，既可以改善它在溶剂中的溶解性，有利于电极修饰，又使C

6、NTs的性能得到很大改善。含有64个端氨基的第四代聚酰胺一胺树状大分子(G4．0PAM．AM)是一种三维、高度支化和具有内部广阔空腔的新型高分子化合物。G4．0PAMAM功能化的CNTs复合材料不仅改善了碳纳米材料的溶解性、分散性和生物相容性驯，而且可实现CNTs表面2016_03一D9收稿；2O16—061接受本文系国家自然科学基金(No．21565021)资助项目E—mini：liuxh@nwnu．edu．en；luxg@mwnu．edu．aN第9期张彦军等：基于聚酰胺一胺功能化碳纳米管负载钯纳米粒子的过氧化氢传感器1403PdNPsl~"集和G4．0PAMAM上Pd

7、NPs原位负载，极大地提高对H2O2的响应。本研究首先将G4．0PAMAM功能化的多壁碳纳米管(G4．0-MWCNTs)修饰在玻碳电极上(GCE)，再将PdNPs电沉积到该修饰电极上，构建了一种新型无酶H：O：传感器(PdNPs／G4．0-MWCNTs／GCE)。此传感器对H：O：具有优异的电催化活性，灵敏度高，线性范围宽，检出限低，选择性好。2实验部分2．1仪器与试剂CHI660C电化学工作站(上海辰华仪器公司)；多通道电化学工作站(美国Princeton仪器公司)；冷场发射扫描电镜(日本电子光学公司)；傅里叶变换红外光谱仪