基本信息
- 项目名称：
- 表面活性剂对普鲁士蓝复合修饰电极性能的影响
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 普鲁士蓝具有独特的电色效应、磁性和电催化性等，因此经常将其与过氧化物酶结合构建化学生物传感器。
- 详细介绍：
- 普鲁士蓝属于多核过渡金属氰化物，具有独特的电色效应，磁性、电催化性等，常被作为多核金属氰化物的典型代表来研究该类材料在电致变色、磁性、电化学催化、电化学分析等领域的应用。在电化学领域，由于普鲁士蓝具有良好的电化学可逆性，因而被广泛的用作电子媒介体。通过将其与酶进一步结合来构建生物传感器。例如，普鲁士蓝常与过氧化物酶结合构建第二代电化学生物传感器，用于H2O2等生命代谢物质的检测。然而，在长期、连续的操作环境下，普鲁士蓝由于自身性能的限制，影响了电化学传感器性能的提高。因此，制备性能优良的普鲁士蓝修饰电极对于提高电化学生物传感器的检测性能至关重要。目前，多种用于改善PB性能的方法已经被尝试。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 由于多壁碳纳米管表面原子活性高，因此可将其制备成化学修饰电极来弥补普鲁士蓝自身限制。同时，在溶剂中加入表面活性剂可降低碳纳米管的表面张力,改善碳纳米管的分散性。因此,本论文工作研究了不同表面活性剂对PB /MWNTs/GCE修饰电极的影响,并研究了不同普鲁士蓝修饰电极对过氧化氢的检测能力。
科学性、先进性及独特之处
- 本文分别使用阴离子和阳离子表面活性剂对多壁碳纳米管进行分散，制备了系列多壁碳纳米管基普鲁士蓝修饰电极，并研究了不同表面活性剂对普鲁士蓝－多壁碳纳米管修饰电极的过氧化氢检测能力，为以后制备H2O2生物传感器提供必要的数据。
应用价值和现实意义
- 普鲁士蓝具有优异的电化学可逆性，高度的稳定性，且制备简单、成本低廉等特点。用于化学修饰电极，普鲁士蓝有利于降低氧化还原反应尤其是过氧化物的过电位，被称为人工过氧化物酶。普鲁士蓝作为修饰电极可用于过氧化氢的检测，在环境、生物、医学等方面均有重要意义。
学术论文摘要
- 使用滴涂的方法制备多壁碳纳米管(MWNTs)修饰电极（MWNTs/GCE），并利用循环伏安法在该电极表面沉积普鲁士蓝(PB)，从而得到普鲁士蓝-多壁碳纳米管修饰电极(PB/MWNTs/GCE)，相对于相同条件下在裸玻碳电极表面制备的PB修饰电极，该电极表现出更优良的电化学性质。通过使用不同性质的表面活性剂对MWNTs进行分散，制备了系列MWNTs基PB修饰电极，并研究了表面活性剂对PB修饰电极性能的影响。实验结果表明，表面活性剂的加入则提高了PB/MWNTs/GCE基修饰电极对过氧化氢的检测范围。
获奖情况
- 将于沈阳师范大学学报发表
鉴定结果
- 同意
参考文献
- [1] 董绍俊，车广礼，谢远武.化学修饰电极[M].北京:科学出版社，1995:1一4. [2] 张英.化学修饰电极电催化过氧化氢、有机及生物小分子的研究[D].重庆:西南大学，2006. [3] MAttos I L, Gorton L , Ruzgas T. Sensor and biosensor based on PB modified gold platinum screen printed elect rodes[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2003, 18 :193–200. [4] Sagiv J .Organized monolayers by adsorption. 1. Formation and structure of oleophobic mixed monolayers on solid surfaces[J].Journal of the American Chemical Society, 1980 , 102 (1) :92–98. [5] 吴芳辉,赵广超 ,魏先文.多壁碳纳米管修饰电极对对苯二酚的电催化作用[J].分析化学, 2004, 32 (8) :1057–1060. [6] 吕少仿.多壁碳纳米管修饰电极测定替硝唑的研究[J].分析化学, 2004, 32 (3) : 412. [7] 寇文朋,李彬,邓青,等. 聚乙烯醇与4-乙烯基吡啶和丙烯酰胺的共接枝物凝胶用于制备葡萄糖生物传感器[J].分析化学,1998 ,26 (1) :73–76. [8] 龚晓钟,汤皎宁,古坤明,等.碳纳米管分散性的研究[J].广东化工，2005, 4:7–9.
同类课题研究水平概述
- 普鲁士蓝(Prussian Blue,简称PB)，又称为六氰合铁酸钾，它的研究可追溯到十八世纪，长期以来作为一种光稳定材料，应用于工业生产涂料，烘烤搪瓷，印刷油墨着色剂和洗涤添加剂。1975年由Murray等提出化学修饰电极(CME)这一概念，后来Neff和Itaya等首先制成了PB化学修饰电极，并对PB薄膜的电化学和光谱学性质进行了研究，PB才被广泛应用到化学传感器的研究。经过20多年的发展，PB化学传感器的研究和应用取得了很大的进展。它具有优异的电化学可逆性，使它在电化学中得到了广泛的应用，PB修饰电极可以在较低的电位下测定通常条件下过电位较高的物质(如过氧化氢等)，这样就减小了样品中电活性物质的干扰影响。因此，PB修饰电极比Pt电极对H2O2更有选择性，与生物催化剂如过氧化物酶比较，更具稳定性，而且成本低。因此对PB膜的电催化作用的研究及用于化学和生物传感器的设计等的研究一直是人们感兴趣的领域。 目前，使用电沉积技术制备高性能普鲁士蓝修饰电极主要有以下两种途径：一是将电极表面进行适当修饰后，进行普鲁士蓝沉积。如：将碳纳米管修饰到碳纤维电极表面，可以发现普鲁士蓝的沉积更加有效；Li et al. 使用负载了纳米金的枝形化学物进行电极修饰，然后通过电沉积制备普鲁士蓝修饰电极，结果该电极表现出很宽的pH 可适用范围，更好的电化学稳定性及对过氧化氢更大的响应性能。二是在溶液中加入添加剂，在铁源与添加剂共存的条件下制备普鲁士蓝修饰电极。如：将表面活性剂作为添加剂进行普鲁士蓝沉积，也可获得高性能普鲁士蓝修饰电极。
