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分子印迹聚合膜在电化学传感器中的应用

作　者: 张会妮
导　师: 康敬万
学　校: 西北师范大学
专　业: 分析化学
关键词: 分子印迹膜电化学传感器水杨酸铜离子电聚合自组装
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

分子印迹聚合物具有预定性、特异识别性、实用性三大显著特点,同时分子印迹聚合物具有耐酸、碱和有机试剂的腐蚀、稳定性好、耐高温、制备简单等优点,已被广泛应用于传感器、膜分离、固相萃取、催化等领域。尤其分子印迹膜兼有膜和分子印迹聚合物的优点,使分子印迹膜成为电化学传感器领域研究的热点。但传统方法制备的分子印迹膜,模板难洗脱,膜的厚度难控制,再生和可逆性差等缺点,限制了分子印迹膜在电化学传感器中的应用,因此寻找新的单体和合成方法来扩展分子印迹膜电化学传感器的应用具有重要的研究意义。另外,寻找新的传感器模拟天然分子在水相中的识别系统仍是研究的一个难题。本论文在综述分子印迹技术的研究现状和分子印迹聚合膜在电化学传感器应用的基础上,采用不同的功能单体和制备方法成功构建了两种不同的分子印迹电流型电化学传感器,并且对分子印迹膜进行了表征,对分子印迹膜识别机理进行了初步的探讨。此外,用原位热聚合法制备了分子印迹聚合物,采用电化学方法考察了此聚合物在水溶液中的吸附性能和选择性。主要内容如下:1.先用L-半胱氨酸和香草醛合成一种新的席夫碱(schiff base),用红外光谱对该席夫碱进行了表征。然后,将金电极置于该席夫碱和铜离子的乙醇-水混合溶液中,自组装24h后用十二烷基硫醇对电极表面进行封闭,最后用0.1mol/L HClO4除去铜离子,从而得到了铜离子-席夫碱印迹膜电极。用循环伏安法和阻抗法研究了该印迹膜电极的电化学行为,表明该分子印迹膜具有一定的绝缘性,同时,用差示脉冲伏安法研究了铜离子在该电极上的响应情况,实验结果表明铜离子在3×10-6～5×10-5 mol/L浓度区间内与峰电流呈线性关系,其相关系数为0.9972,检出限为1×10-7mol/L。在干扰离子(Ni2+,Co2+,Zn2+)存在下,研究了该印迹膜对铜离子的识别,表明该印迹分子印迹膜对铜离子有良好的选择性,可用于铜离子电化学测定。2.电聚合法能使聚合物膜很容易地在电极表面生成并附着在电极表面,而且膜的厚度也能通过控制流通电荷的多少来进行调节,因此电聚合法是制备分子印迹聚合膜最有潜力的方法之一。本实验以水杨酸分子为模板,邻苯二胺为功能单体,采用电聚合法制备了一种新型的水杨酸分子印迹电化学传感器。在含5mmol/L K3Fe(CN)6和0.5mol/L KCl的支持电解质溶液中,采用循环伏安法和阻抗法对该印迹膜电极进行了表征。同时研究了2×10-4mol/L水杨酸在该印迹电极上的电化学行为。实验结果表明第一次扫描时,只在1.110V附近出现了氧化峰(O1),未观察到与其对应的还原峰,但是在0.731V附近观察到一还原峰(R1),表明水杨酸在电极上响应属于不可逆反应。第二次扫描时,0.730V和0.778V附近出现了一对新的氧化还原峰。然后采用方波伏安法研究了该传感器对还原峰(R1)的响应,水杨酸在6×10-5~1×10-4 mol/L浓度区间内与该峰电流呈线性关系,其相关系数为0.9961,检测限为2×10-5 mol/L。3.以水杨酸为模板分子,丙烯酰胺为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂参考已有文献合成了水杨酸分子印迹聚合物。在B-R缓冲溶液中,采用差示脉冲法研究了水杨酸分子印迹聚合物吸附性能,平衡结合实验结果表明,分子印迹聚合物对水杨酸的识别同时存在高亲和位点和低亲和位点。选有与水杨酸分子结构类似的对羟基苯甲酸研究了水杨酸分子印迹聚合物对水杨酸的选择性,表明此水杨酸分子印迹聚合物对水杨酸具有良好的选择性。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-12
第一章绪论  12-34
  1.1 分子印迹技术基本原理、方法及特点  12-15
    1.1.1 分子印迹技术基本原理  12-13
    1.1.2 分子印迹技术的方法  13-14
    1.1.3 分子印迹技术的特点  14-15
  1.2 分子印迹技术的理论研究  15-16
    1.2.1 分子印迹技术热力学研究  15
    1.2.2 分子印迹技术动力学研究  15-16
  1.3 分子印迹聚合膜的特点及分类  16-17
    1.3.1 分子印迹聚合膜的特点  16
    1.3.2 分子印迹聚合膜的分类  16-17
  1.4 分子印迹膜的制备  17-21
    1.4.1 原位聚合法  17-18
    1.4.2 相转化法  18-19
    1.4.3 电化学法  19
    1.4.4 表面修饰法  19-21
  1.5 分子印迹聚合膜在电化学传感器领域的应用  21-24
    1.5.1 分子印迹聚合膜在电位传感器方面的应用  21-22
    1.5.2 分子印迹聚合膜在电流传感器方面的应用  22-23
    1.5.3 分子印迹聚合膜在电容传感器方面的应用  23
    1.5.4 分子印迹聚合膜在电导传感器方面的应用  23-24
  1.6 展望  24
  1.7 本论文的研究工作  24-26
  参考文献  26-34
第二章一种新型铜离子-席夫碱印迹膜的制备与电化学性质的研究  34-45
  2.1 引言  34
  2.2 实验部分  34-35
    2.2.1 仪器和试剂  34-35
    2.2.2 L-半胱氨酸-香草醛席夫碱的合成  35
    2.2.3 分子自组装膜的制备  35
    2.2.4 电化学检测  35
  2.3 结果与讨论  35-42
    2.3.1 L-半胱氨酸-香草醛席夫碱的表征  35-36
    2.3.2 Cu~(2+)-CVS 配合物实验条件的选择  36-37
    2.3.3 印迹自组装膜的研究  37-39
    2.3.4 铜离子在印迹自组装电极上的响应  39-41
    2.3.5 印迹自组装膜的选择性  41
    2.3.6 富集方式对峰电流的影响  41-42
    2.3.7 干扰试验  42
  2.4 小结  42-43
  参考文献  43-45
第三章水杨酸分子印迹电化学传感器的研制  45-58
  3.1 引言  45-46
  3.2 实验部分  46
    3.2.1 仪器和试剂  46
    3.2.2 水杨酸分子印迹膜的制备  46
    3.2.3 电化学检测  46
  3.3 结果与讨论  46-54
    3.3.1 分子印迹膜电聚合  46-47
    3.3.2 分子印迹膜的性质  47-49
    3.3.3 水杨酸在分子印迹电极上的电化学行为  49-50
    3.3.4 分析条件的优化  50-51
    3.3.5 分子印迹传感器的亲和性研究  51-52
    3.3.6 标准曲线和检测限  52-53
    3.3.7 水杨酸分子印迹传感器的选择性  53-54
  3.4 小结  54-55
  参考文献  55-58
第四章水杨酸分子印迹聚合物的制备及其吸附特性的研究  58-68
  4.1 引言  58-59
  4.2 实验部分  59-60
    4.2.1 试剂及仪器  59
    4.2.2 水杨酸分子印迹聚合物制备  59
    4.2.3 吸附实验和 Scatchard 分析  59-60
    4.2.4 选择性能的研究  60
  4.3 结果与讨论  60-65
    4.3.1 水杨酸和对羟基苯甲酸的电化学行为及标准曲线的绘制  60-63
    4.3.2 水杨酸分子印迹聚合物对底物的结合能力  63-64
    4.3.3 水杨酸分子印迹聚合物的选择性  64-65
  4.4 小结  65-66
  参考文献  66-68
附录攻读学位期间已/待发表论文情况  68-69
致谢  69

分子印迹聚合膜在电化学传感器中的应用

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