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导电聚合物纳米粒子的制备及其分析应用研究

作　者: 贾丽娟
导　师: 张成孝
学　校: 陕西师范大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 导电聚合物纳米粒子电化学发光凝血酶钌联吡啶衍生物
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

导电聚合物是一种性能优良的新型功能材料。它除具有良好的柔韧性、可塑性等聚合物特性和易于加工成型等金属特性外,还具有独特的光、电、磁、热等性能,在电磁屏蔽、金属防腐和隐身材料以及传感器和分子器件组装中有着广泛的应用前景。纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围(1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料是一种具有全新结构的材料,随着材料尺寸的降低,其表面的电子结构和晶体结构发生变化,产生了一些宏观物质所不具有的特殊效应：小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观隧穿效应等,从而具有传统材料所不具有的物理化学性质。导电聚合物纳米粒子具有规整的形貌,较大的比表面积,在催化、分离、药物释放和传感器等领域均具有潜在的用途。而聚吡咯纳米粒子良好的环境稳定性和生物相容性使其与其它导电聚合物相比,在化学和生物传感器材料上具有更为广阔的应用前景。因而将功能化聚吡咯、聚吡咯复合物的膜或者纳米粒子等,用于负载或者固定生物物质,有望用于电化学生物传感器的研究也成为近来研究的热点之一。电化学发光分析法具有灵敏度高、选择性好、线性范围宽、设备简单、分析速度快、应用广泛,同时获得多种信息,有利于研究快速发光反应和发光反应机理等特点。本论文旨在制备出具有导电性,且带有功能基团可负载大量电化学发光信号物质和生物识别物质的导电聚合物纳米粒子,并将其作信号物和探针载体,应用于电化学发光传感器。同时结合生物识别亲合力高、特异性强、目标范围广的特点,应用于相应生物分子或小分子的检测中。本论文由四章组成。第一章为前言,介绍了导电聚合物及其纳米结构的合成与特点,评述了导电聚合物的研究进展,简要介绍了导电聚合物纳米材料在电化学传感器中的应用,以及本论文的研究目的、意义及主要研究内容。论文第二章为吡咯/N-(2-羧乙基)吡咯纳米粒子制备的研究。首先合成了N-(2-羧乙基)吡咯单体,以此单体为功能化试剂,采用微乳液聚合法和化学氧化法,使吡咯单体与N-(2-羧乙基)吡咯单体共聚,成功制备了吡咯/N-(2-羧乙基)吡咯纳米粒子(简称PPy/PPa NPs)。通过环境扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察,该纳米粒子具有较规整的形貌,粒径在40-50nm；通过傅里叶变换红外光谱确定了纳米粒子表面功能化羧基的存在。第三章为PPy/PPa NPs负载钌联吡啶衍生物的电化学发光研究。利用PPy/PPa NPs上的羧基共价连接氨基钌联吡啶衍生物,以此复合纳米粒子(简称Rul-PPy/PPa NPs)修饰电极,制作出一种新的电化学发光化学传感器。结果表明该传感器具有很好的电化学和电化学发光特性,测定TPA的线性范围为1.0x10-7mol/L-1.0x10-5 mol/L,检出限为3×10-8mol/L(S/N=3)。第四章为PPy/PPa NPs负载电化学发光适体探针夹心法测定凝血酶的研究。以吡咯/N-(2-羧乙基)吡咯纳米粒子为信号负载物,结合凝血酶的两段适体构建高灵敏度的电化学发光适体传感器。将一端有氨基修饰的凝血酶适体Ⅰ共价键合在修饰有对氨基苯磺酸的石墨电极表面,形成生物识别层,特异性捕捉目标蛋白质凝血酶,再结合负载凝血酶适体Ⅱ的Rul-PPy/PPaNPs,建立一种夹心式电化学发光法测定凝血酶的新方法,测定凝血酶的线性范围为1.0×10-15-1.0×10-12mol/L。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第1章前言  9-27
  1.1 导电聚合物  9-15
    1.1.1 导电聚合物的研究概况  10-11
    1.1.2 导电聚合物材料的分类与结构特征  11-15
  1.2 聚吡咯类导电聚合物的合成  15-16
    1.2.1 化学氧化聚合法  15-16
    1.2.2 电化学聚合法  16
  1.3 导电聚合物纳米结构的合成  16-22
    1.3.1 微乳液聚合法  17-19
    1.3.2 模板法  19-22
    1.3.3 其它制备方法  22
  1.4 导电聚合物纳米材料在电化学生物传感器中的应用  22-26
  1.5 本论文立题依据、研究目的和研究内容  26-27
第2章吡咯/N-(2-羧乙基)吡咯纳米粒子制备方法的研究  27-37
  2.1 引言  27-28
  2.2 实验部分  28-30
    2.2.1 试剂与仪器  28-29
    2.2.2 N-(2-羧乙基)吡咯单体的制备  29
    2.2.3 吡咯/N-(2-羧乙基)吡咯纳米粒子(PPy/PPa NPs)的制备  29-30
  2.3 结果与讨论  30-35
    2.3.1 N-(2-羧乙基)吡咯的表征  30-31
    2.3.2 PPy/PPa NPs的表征  31-35
  2.4 结论  35-37
第3章 PPy/PPa NPs负载钌联吡啶衍生物测定正三丙胺(TPA)的电化学发光传感器的研究  37-45
  3.1 引言  37-38
  3.2 实验部分  38-39
    3.2.1 试剂与仪器  38
    3.2.2 钌联吡啶衍生物-PPy/PPa复合纳米粒子的合成  38-39
    3.2.3 Rul-PPy/PPa NPs修饰电极的制备  39
    3.2.4 电化学发光测量方法  39
  3.3 结果与讨论  39-43
    3.3.1 修饰电极的循环伏安特征  39-40
    3.3.2 修饰电极的电致化学发光行为  40-41
    3.3.3 传感器的重现性  41-42
    3.3.4 传感器检测TPA的线性范围和检出限  42-43
  3.4 结论  43-45
第4章 PPy/Pa NPs负载电化学发光适体探针夹心法测定凝血酶分析方法的研究  45-55
  4.1 引言  45-46
  4.2 实验部分  46-48
    4.2.1 试剂与仪器  46-47
    4.2.2 Ru1-PPy/PPa NPs-适体Ⅱ探针的制备  47
    4.2.3 凝血酶适体I修饰电极的制备  47
    4.2.4 夹心结构在电极表面的制备与电化学发光检测  47-48
  4.3 结果与讨论  48-52
    4.3.1 传感器的设计和特性  48-49
    4.3.2 电位对电化学发光强度的影响  49-50
    4.3.3 凝血酶结合时间对电化学发光强度的影响  50
    4.3.4 传感器的选择性  50-51
    4.3.5 传感器检测凝血酶的线性范围和检出限  51-52
  4.4 结论  52-55
结论  55-57
参考文献  57-67
致谢  67-69
攻读硕士学位期间的研究成果  69

导电聚合物纳米粒子的制备及其分析应用研究

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