基于离子液体/纳米材料复合的电化学传感器在环境激素分析中的应用

摘要

环境激素是一种有害的化学物质,即使微量就能对生物的内分泌(或者荷尔蒙)系统产生严重影响,还引发恶性肿瘤、先天缺陷和其他的发育障碍等疾病,尤其是它们还会引发语言障碍、注意力不集中、认知能力和大脑发育的问题、肢体变形、性别发育问题等。因此,发展针对自然界中环境激素检测的新方法迫在眉睫。
　　乙炔黑(AB),是由乙炔热分解形成的一种特殊的炭黑纳米材料。其纳米粒子是链状的结构,粒子表面是由石墨状的晶体构成,因此乙炔黑具有优异的导电性和较大的比表面积。水滑石(Hydrotalcite,Layered Double Hydroxides,LDHs)是双层氢氧化物的统称,由于它与滑石相似且含有大量的水而得此名。它是双晶物质,常与水镁铝石共混。水滑石具有较强的离子交换的能力。离子液体(ILs)是由有机阳离子和各种阴离子构成的,其沸点接近室温。它们有许多优异的性能,包括蒸汽压小、不燃性、化学稳定性以及萃取能力。因此,在有机合成、分离等方面是十分有利的。近年来,它们在电分析方面的应用逐渐增加,可能是由于其具有电子传导性和较大的电位窗口的特性。
　　本文主要是利用离子液体、水滑石和乙炔黑等材料来构建电化学传感器,并成功应用于检测环境激素上。主要内容包括:
　　1)首先利用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF6)构建离子液体-乙炔黑复合修饰电极,通过电化学方法进行表征。构建的 IL-AB修饰电极对莱克多巴胺显示了良好的电催化行为,增强了峰电流。仔细研究了各种电化学参数对莱克多巴胺在 IL-AB修饰电极上的电化学行为的影响。基于电催化反应,建立了一种检测莱克多巴胺的新的电化学方法,在8.0×10-8~3.0×10-5 mol/L的浓度范围内成线性关系,其检测限为7×10-9 mol/L。且该方法可以成功应用到猪肉样品的检测中。
　　2)构建了一种离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)-镁铝水滑石复合修饰电极。该电极对氟乐灵显示了优异的电催化效果,且氟乐灵可在电极表面富集,因此氟乐灵在IL–MAH/GCE上会产生较灵敏的阳极峰。同时优化了对氟乐灵检测有影响的一些参数。在最佳实验条件下,氟乐灵的峰电流与其浓度在8.0×10-8~1.0×10-5 mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为2×10-8 mol/L。该电极已用于实样中的氟乐灵的检测。
　　3)进一步构建镍铝水滑石-离子液体复合修饰电极用于检测己烯雌酚。此电极结合了离子液体和羟基磷灰石的特点,在对己烯雌酚的电化学响应上起了重要作用。通过阳极溶出伏安法对己烯雌酚进行微量分析,在-0.47 V处出现了较大的氧化峰电流。再研究了一系列的影响因素,包括支持电解质、溶液的 pH、富集时间、沉积电位、以及干扰物质。该传感器在己烯雌酚浓度为9.0×10-8mol/L~1.8×10-5 mol/L范围内具有良好的线性关系,其检测限达到1.0×10-8 mol/L,并应用于实样检测。

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第1章 引言

1.1 环境激素简介

1.2 离子液体的简介

1.3 乙炔黑的简介

1.4 水滑石

1.5 化学修饰电极的制备

1.6 选题思路及研究内容

第2章 莱克多巴胺在离子液体-乙炔黑复合修饰电极上的电化学行为研究

2.1 实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 本章总结

第3章 氟乐灵在离子液体-镁铝水滑石复合修饰电极上的电化学传感研究

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 本章总结

第4章 己烯雌酚在离子液体-镍铝水滑石复合修饰电极上的电化学行为研究

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 本章总结

第5章 结论与展望

5.1 主要工作

5.2 工作创新点及展望

参考文献

致谢

个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果