基于有序介孔碳-甲苯胺蓝离子液体修饰玻碳电极对NADH氧化测定 毕业论文.doc

密级： jining university 学 士 学 位 论 文 thesis of bachelor题 目:基于有序介孔碳-甲苯胺蓝/离子液体修饰玻碳电极对nadh氧化测定 系 别：化学与化工系 专业年级：2008级化学（2）班 学生姓名： 学号：2008425121 指导教师： 职称：讲师 起讫日期： 目录摘要1关键词1abstract1key words11.引言（绪论）1摘要1关键词1abstract1key words1引言（或绪论）11材料与方法y1.1材料 y1.2方法 y1.2.1y1.2.2y1.2.3y1.2.4y2y2.1y3 y（略）x （正文第x章）y致谢y参考文献y基于有序介孔碳-甲苯胺蓝/离子液体修饰玻碳电极对nadh氧化测定 化学专业学生：孔颖 指导教师：翟秀荣摘要：有序介孔碳(omc)具有纳米尺度下的高度孔道有序性、孔道尺寸可调、高的比表面积、高的孔隙率，而且omc是导体，omc兼有多孔结构与纳米尺度双重特点，有重要的应用前景。 离子液体(il)，是指在室温及临近温度下完全由离子组成的有机液体物质，与其它常见的固体或液体物质相比，il具有独特的物理化学性质。由于il具有导电率高、电化学窗口宽的特点，使其在电化学和电分析化学领域中具有明显的优点。 omc与il纳米复合材料修饰电极的构建及应用成为近年来电化学研究领域的热点之一，本论文结合omc与il的优势，首先制备通过-作用力功能化的omc/tbo复合材料，然后将omc/tbo与il研磨均匀后得到凝胶，最后将玻碳电极（gce）在omc/tbo-il研磨、电聚合，制备omc/tbo-il/gce，研究此修饰电极对nadh的电催化氧化。关键词：有序介孔碳 离子液体 修饰电极based on ordered mesoporous carbon-a aniline blue/ionic liquid modified glassy carbon electrode determination of nadh oxidation. student majoring in chemical:kong ying tutor:xiurong zhaiabstract: the ordered mesoporous carbon ( omc ) with nanometer scale height channel order, pore size adjustable, high specific surface area, high porosity, and the omc is a conductor, omc has porous structure with nanometer scale double features, it has important application foreground. ionic liquid ( il ), refers to the room temperature and adjacent temperature solely composed of ions of organic liquid, and other common solid or liquid material, il has unique physical and chemical properties. because il has high conductivity, wide electrochemical window characteristics, making it in electrochemistry and electroanalytical chemistry has obvious advantages. omc and il nanometer composite material modified electrode construction and application in recent years become one of hotspots in the field of chemical research, this paper combines omc and il advantages, is first prepared by - force function of omc/tbo composite material, then the omc/tbo and il grinding evenly to obtain gel, the glassy carbon electrode ( gce ) in omc/tbo-il grinding, electrochemical polymerization, preparation of omc/tbo-il/gce, study the modified electrode for electrocatalytic oxidation of nadh. key words: ordered mesoporous carbon ionic liquid modified electrode第一章 绪论1.1 有序介孔碳概述 利用介孔氧化硅作为模板合成多孔碳材料，不仅是介孔氧化硅材料的一个新应用，也为制造有序的多孔碳材料提供了一个有效的方法。ryoo开创了使用mcm-48为模板合成介孔碳材料(cmk-1)1, 2。随后，使用sba-15来生产六方的介孔碳(cmk-3)。蔗糖是较好的碳前驱物，其他的前驱物包括呋喃甲醇和苯酚/甲醛树脂3。由于mcm-48具有两套小相连通的孔道组成，这些孔道将变成碳材料的固体部分，而mcm-48中氧化硅部分则变成碳材料的孔道。因此cmk-1并不是mcm-48的真正复制品。碳的纳米材料，尤其是碳纳米管，在吸附-分离、催化、色谱分析、能量储存以及纳米电子器件制造等方而具有广泛的应用价值，因而受到人们的密切关注4-8。但碳纳米管也有它的不足之处，就是它孔径分布不均匀。有序介孔碳为非硅系材料，其特有的组成与结构，加之高的比表面积、有序的孔径分布面1, 2，不但有利于传质，更易于主客体组装，使每单位物质有非常高的表面积和高浓度的活性点。使用不同的介孔硅为模板，一系列的介孔碳被合成出来，它们被称为cmk-n（n=1-5）。这些介孔碳具有规则排列的孔道结构，较大的比表面积，比较大的孔容，化学稳定性比较好，所以被广泛应用于催化、储氢、分离、提纯和吸附大分子等领域。其合成模板sba-15非常便宜，很容易制得，并且与其他介孔材料（比如介孔硅）相比，有序介孔碳本身是很好的良导体，具有较好的导电性，使有序介孔碳成为一种很新颖的电极材料4-8。将介孔材料与电化学相结合，研究生物活性物质的电催化过程是一项非常有应用前景的研究工作9, 10。这些优点将极大地提高相关材料的性能，有望为介孔材料开辟新的应用领域。1.1.1 有序介孔材料的优异性质 介孔材料与传统的微孔分子筛相比，具有其它一些多孔材料所不具备的优异性质：(1)具有高度有序的孔道结构；(2)具有高的比表面积(3)孔径均一、分布窄，且孔径可以在纳米尺寸上连续可调(2-50 nm)；(4)经过优化合成条件或后处理，可具有很好的热稳定性和一定的水热稳定性；(5)形貌可控，可以具有不同的结构、骨架和组成；(6)合成简单、易操作、无生理毒性。 由于介孔材料具有以上一系列的突出优点，使得它们在大分子或大离子的吸附分离化学传感器、生物医学、化工催化、环境保护以及纳米材料的合成等领域展现出较传统沸石分子筛无可比拟的优越性和广阔的应用前景。因此，近年来，介孔材料科学已经成为国际上跨化学、物理、材料、生物等多学科交叉的热点研究领域之一，更成为材料科学发展的一个重要里程碑。1.1.2 介孔材料的分类使用不同的表面活性剂和无机物种形成特定的合成体系，可以得到结构、形貌和孔径大小不同的介孔分子筛。在不同的合成体系中，改变表面活性剂与无机源的相互作用力，如静电作用、氢键作用或配位作用，可以使产物多样化。介孔材料根据孔道规则性可以分为有序介孔材料和无序介孔材料。对于有序介孔材料，根据孔型可分三类：定向排列的柱形(通道)孔；平行排列的层状孔；三维规则排列的多面体孔(三维相互连通)。而无序介孔材料中的孔型和形状比较复杂，不规则。如果按结构不同则可分为六种，其中较为常见的有：六方相(hexagonal)的mcm-41，其空间群为d6m；立方相(cubic)的mcm-48，空间群为ia3d；层状(camellar)稳定的mcm-50。另外，还有六方相的sba-1，空间群为pm3n；三维六方结构的sba-2，空间群为p6m/mm；无序排列的六方结构的msu-n，空间群为p6m。按照化学组成，介孔材料又可以分为硅基介孔材料和非硅基介孔材料。硅基介孔材料主要包括硅酸盐和硅铝酸盐等。非硅基介孔材料主要包括碳、过渡金属氧化物、磷酸盐以及硫化物等。1.1.3 有序介孔碳的合成方法有序介孔材料的合成常用方法是溶胶-凝胶法、水热合成法、微波合成11、湿胶焙烧法12、相转变法13及在非水体系中14, 15合成也有一些报道。不管采用那种方法，其目的就是利用表面活性剂作为模板剂，与无机源相互作用发生反应，通过某种协同作用(cooperative formation)或自组装方法(self-organized method)形成由无机离子聚集体包裹的规则有序的胶束组装体，通过煅烧或萃取的方式除去模板剂，保留无机骨架以获得规则有序的介孔结构。典型的介孔材料的合成可分成两个主要阶段：(1)有机-无机液晶相(介观结构)的生成，利用具有双亲性质(含有亲水基团和疏水基团)的表面活性剂有机分子与可聚合无机单体分子或齐聚物(无机源)在一定的合成环境下自组装生成有机物与无机物的具有纳米尺寸晶格常数的液晶态结构相；(2)介孔材料的生成，利用高温热处理或其他物理化学方法脱除有机模板剂(表面活性剂)，所留下的空间即构成介孔孔道。合成过程所涉及的三个主要组分是：用来生成无机孔壁的无机物种(前驱物)、在组装(介观结构生成)过程中起决定性导向作用的模板剂(表面活性剂等)和作为反应场所(介质)的溶剂。这三个组分之间的相互作用是介孔材料形成的根本所在，任何两个组分之间都有强烈的相互作用，其中有机模板剂和无机物种之间的相互作用(如电荷匹配)是关键,是整个介孔材料形成过程的主导。用于合成介孔分子筛的表面活性剂，根据亲水基所带电荷性质不同，主要分为四个类型：(1)阴离子型，具有带负电的极性基团(2)阳离子型，具有带正电的极性基团(3)非离子型，极性基团不带电，(4)两性的，带两个亲水基团，一个带正电，一个带负电由于表面活性剂及无机物种带电性质不同，对应着不同的界面作用力。由于介孔材料的合成对反应条件比较敏感，不同的反应条件可以导致不同结构的介孔分子筛的生成，即使相同的原料和制备过程，但工艺参数的微小差异(如表面活性剂、反应温度、反应时间或水热条件的不同)也可以得到不同结构的介孔材料。因此，一系列具有不同结构的介孔材料被合成出来。 1.1.4 介孔材料的主客体组装有序介孔材料能够达到很大的比表面和孔体积，这个是介孔材料的一大优势16。无定形孔壁有它的劣势(低的水热稳定性和低的酸强度等，但现在已经有多种改善方法),同时也有它特殊的优势，对结构(孔径、孔的联通、窗口等)的限制较小，容易对材料的结构进行微调，还有就是它对“骨架”(孔壁)原子的限制比沸石小得多，容易掺杂、修饰及扩展到其它化学组成17。二十年九十代开发的介孔材料为主客体组装奠定了新的主体材料基础。介孔材料的结构和组成千变万化，不同的介孔材料可以适用于不同的客体的组装。同时，通过调变客体的种类以及组装的方法，在同一主体介孔材料中也可以组装不同的客体物质:这些客体物质可以表现出多种多样的化学物理性质。由于介孔材料孔道或孔笼的直径在纳米范畴，因此由介孔材料主体骨架约限的客体粒子大小也应该在纳米范围之内，这就为通过化学手段制备具有量子尺寸效应的客体物质创造了良好的条件。根据客体类型的不同，可以将以介孔材料为主体的主客体复合材料大致分为五类。第一类是介孔材料包合金属簇或金属离子簇形成的复合物18-25，极少数情况下这些簇中还含有非金属配体；第二类是染料分子与介孔材料形成的主客体复合物；第三类涉及介孔材料中的聚合物以及碳物质，包括富勒烯和碳纳米管等；第四类主要用于介孔材料与孔道或孔笼中形成的无机半导体纳米粒子构成；第五类是包合金属配位化合物的介孔材26,27。这些主客体物质不仅表现出各种各样的化学物理性质，而且其中有些材料还具有广阔的应用前景。1.2 离子液体 离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。在组成上,离子液体与人们概念中的盐相近,而其熔点通常又低于室温,因而也被称作室温熔融盐(room-temperature moltensalts)，离子液体作为离子化合物，其熔点较低的主要原因是因其结构中某些取代基的不对称性使离子不能规则地堆积成晶体所致28, 29。离子液体的历史可以追溯到1914年，当时walden报道了(etnh3)n03的合成(熔点12)30。这种物质由浓硝酸和乙胺反应制得，但是，由于其在空气中很不稳定而极易发生爆炸，它的发现在当时并没有引起人们的兴趣，这是最早的离子液体。 1951年由f.h.hurley和t.p.wiler首次合成在室温下是液体状态的离子液体31。他们选择的阳离子是正乙基吡啶，合成出的离子液体是溴化正乙基吡啶和氯化铝的混合物(氯化铝和溴化乙基吡啶摩尔比为1:2)，这就是第一代离子液体的产生。但这种离子液体的液体温度范围还是相对比较狭窄的，而且，氯化铝离子液体遇水会放出氯化氢，对皮肤有刺激作用。直到1975年，koch32等人发现hurley所报道的液体可以与苯以任意比例混溶，并将其用做烷基化反应的介质，研究了六甲基苯的电化学氧化，结果表明这个体系是很好的烷基化反应的介质，离子液体才得以进一步发展。但此时的研究大多集中在电化学的应用领域。1982年wilkes33以1-甲基-3-乙基咪唑为阳离子合成出1-甲基-3-乙基咪唑氯，1992年，wilkes等34人合成了第一个对水和空气都稳定的离子液emimbf4，该离子液体的出现标志着第二代离子液体的产生。不久，emimpf6也问世了。此后，大量烷基咪哇阳离子和bf4, pf6等阴离子构成的新二代离子液体陆续合成，极大地扩展了离子液体在反应、分离及材料等化学学科领域的应用35-37。1996年，bonhote等合成了含n(cf3so2)2的咪唑离子液体38，此类离子液体具有低粘度和高电导率的特性，从而进一步促进了电化学的发展。到2000年前后,吡咯类、季铵盐类、季鏻盐类阳离子等相继被报道39-42，阴离子种类更是繁多，迅速扩大的离子液体种类为离子液体的应用研究奠定基础，并随着绿色化学的兴起，在全球范围内形成离子液体研究的热潮。 当今，离子液体的研究进入到了一个崭新的阶段，与其他学科的交叉趋势也日益明显。由于离子液体的可设计性，可以根据不同体系的需要，调整正阴阳离子或链接不同的能团，合成具有特殊功能的离子液体，如酸性离子液体43, 44，手性离子液体45, 46，醛基功能化离子液体47，氨基酸离子液体48等其它功能化离子液体49，扩大了离子液体在各个领域的应用范围。 1.2.1 离子液体的性质离子液体之所以能够引起人们广泛的研究和应用，在于它有一些传统物质所没有的优良特性，在环境友好的化学发展中显示出了广阔的应用前景。随着人们越来越深入的研究，应验离子不断的变化，它的物理性质和化学性质也会相应的改变。但是值得注意的是离子液体的结构和它的性质还是有这直接的关系。离子液体与传统的有机溶剂相比，具有相当突出的优点50, 53，如下所示：（1）几乎无蒸汽压，不挥发，不燃，不爆炸，因此可以消除因挥发而给环境打来的污染问题。（2）熔点低，呈液态的温度范围广，热稳定性好，不易分解并且离子液体的结构对称性越低，分子间的作用力越弱，离子液体的熔点就越低，另外，阴离子体积越大离子液体的熔点越低。某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。(3）溶解性好，能溶解许多传统有机溶剂所不能溶解的物质。离子液体的溶解性与其阳离子和阴离子密切相关。（4）粘度大，热容大，有的对潮湿、空气稳定，易于处理。在常温下，离子液体的粘度是水或一般有机溶剂的几十倍升值是几百倍。（5）有良好的导电性能，较宽的电势窗。电化学稳定电位窗是指物质开始发生氧化反应的电位和开始发生还原反应的电位的差值。大部分离子液体的电化学稳定电位窗为4v左右，这与传统的溶剂相比是比较宽的（例如在碱性条件下，水的电化学稳定电位窗为0.4v，在酸性条件下为1.3v），加之其良好的导电性，使离子液体在电化学研究中有着广泛的用途。（6）具有一定的酸碱性54。同时在研究离子液体时还发现存在“潜酸性”和“超酸性”的问题。（7）制备简单，价格相对便宜。1.2.2 离子液体的合成 离子液体由于它的可设计性，通过改变阴阳离子，可以合成一系列不同的离子液体，所以导致离子液体的种类繁多。通常离子液体的合成有两种方法：直接合成法和两步合成法。 1.直接合成法 通过酸碱中和反应或季胺化反应等一步合成离子液体55, 56，操作经济简便，没有副产物，产品易纯化，是一种工业化生产离子液体的方法。hlrao57等酸碱中和法合成出了一系列不同阳离子的四氟硼酸盐离子液体。另外，通过季胺化反应也可以一步制备出多种离子液体58, 59，如卤化1-烷基3-甲基咪唑盐，卤化吡啶盐等。邓有权等人在反应体系中加入了正丁胺、甲醛、甲胺、乙二醛和四氟硼酸水溶液，进而一步反应得到了淡黄色室温离子液体混合物。 2.两步合成法 直接法难以得到目标离子液体，必须使用两步合成法。两步法制备离子液体的应用很多60, 63。常用的四氟硼酸盐和六氟磷酸盐类离子液体的制备通常采用两步法64。首先，通过季胺化反应制备出含目标阳离子的卤盐（卤代烷rx与目标离子液体的阳离子的单体）。如果要制备高纯度离子液体，上述反应必须在惰性气体的保护下进行，否则空气中的氧和水蒸气会对离子液体的纯度造成很大的影响。第二步用目标中间体与含有目标阴离子的盐置换出卤素离子或加lewis酸来得到目标离子液体65。在第二步反应中，使用金属盐my(常用的是agy)，hy或nh4y时，产生ag盐沉淀或胺盐、hx气体容易被除去，加入强质子酸hy，反应要求在低温搅拌条件下进行，然后多次水洗至中性，用有机溶剂提取离子液体，最后真空除去有机溶剂得到纯净的离子液体。 1.3 电化学修饰电极 化学修饰电极(chemically modified electrodes,cme)是70年代发展起来的一门新的、也是目前最活跃的电化学和电分析化学的前沿领域。1975年miller66和murray67首次报道了按人为设计对电极表面进行化学修饰的研究，标志着化学修饰电极的正式问世。化学修饰电极突破了传统的电化学只限于研究裸电极/电解液界面的范围，开创了人为控制电极表面结构的领域。人们把通过各种手段有目的地将具有功能性的物质引入电极表面，使电极赋予新的、特定功能，以便在电极上有选择性的进行所期望的反应。研究化学修饰电极的表面微结构和其界面反应，大大的推动了电极理论的发展，把电化学推进到一个新的阶段。 化学修饰电极不仅成为近代电化学、电分析化学的最新成就之一，而且也为整个化学学科的发展显示出美好的前景68, 69。20世纪80年代以来，纳米材料以其新颖独特的物理、化学性质逐渐成为各国研究开发的重点，引起人们极大的关注70。近年来，人们利用纳米材料对电极进行人工修饰已经成为化学修饰电极的一个重要研究方法。1.3.1 介孔碳修饰电极的研究 目前，国内外介孔材料和功能化介孔材料用于修饰电极研究刚刚起步，法国walcarius71等将二茂铁接枝在有序介孔硅上，得到功能化介孔硅，研究了该材料的电化学行为，发现该材料通过电子跃动实现长程电子转移，这种介孔结构材料是固载氧化还原探针的理想载体。北京化学所万立骏等72用介孔二氧化硅修饰电极检测了超痕量硝基芳族化合物(nac)，介孔mcm-41修饰的玻碳电极对于检测nac具有很高的灵敏度。mcm-41修饰电极可以快速预富集nac，比碳纳米管修饰电极需要的时间短很多。研究表明介孔硅的孔径和形貌影响超痕量检测。对于nac检测mcm-41修饰电极在高灵敏度和快速响应方面具有突出优点，因而是极具吸引力的检测器。南京大学鞠熀先73等研究了辣根过氧化物酶、血红蛋白和肌红蛋白在六方介孔硅上的直接电化学，探讨了介孔分子筛与这些蛋白质间的相互作用，构建了过氧化氢和亚硝酸根的新型生物传感器。介孔碳用于修饰电极研究已有报道。上海师范大学贾能勤等74研究了多巴胺（da）和抗坏血酸（aa）在介孔碳修饰电极上的电化学和电催化行为，与玻碳电极相比，介孔碳电极显示出快速电子转移速度和大的响应电流，在aa存在下对da表现出高选择性和灵敏度。东北师范大学周明等75把介孔碳分散到多酸溶液中，同样加入聚乙烯醇溶液，所得胶体滴涂在玻碳电极上，得到聚合物膜修饰电极，对亚硝酸盐还原具有一定的电催化活性，在催化和生物传感器方面有潜在的应用价值。另外，有序介孔碳修饰电极作为半胱氨酸的传感器，检出限为文献报道中的最低值76。以离子交换聚合物nafion为分散剂，将有序介孔碳分散在水中，以该分散液涂覆在玻碳电极(gc)表面制得nafion-omc/gc修饰电极。在ph 2.00-10.00时，aa存在下，nafion-omc/gc电极可以选择性检测ep77。东北师范大学ndamanisha等制备出二茂铁与介孔碳的复合材料，系统的研究了该复合材料修饰电极的电化学性质并且具有较好的稳定性和重现性，在检测尿酸的生物物质时抗干扰能力强78, 79。第二章 基于有序介孔碳-甲苯胺蓝/离子液体修饰玻碳电极对nadh氧化测定2.1 引言 有序介孔碳(omc)具有纳米尺度下的高度孔道有序性、孔道尺寸可调、高的比表面积、高的孔隙率，而且omc是导体，omc兼有多孔结构与纳米尺度双重特点，有重要的应用前景。 离子液体(il)，是指在室温及临近温度下完全由离子组成的有机液体物质，与其它常见的固体或液体物质相比，il具有独特的物理化学性质。由于il具有导电率高、电化学窗口宽的特点，使其在电化学和电分析化学领域中具有明显的优点。nadh（还原态尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸）与nad+（氧化态尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸）组成的nad+/nadh氧化还原对是目前已知300多种脱氢酶的辅酶体系，测定由脱氢酶催化反应产生的nadh是发展底物专一性脱氢酶生物传感器的基础，因此nadh的测定非常重要80。不过nadh在裸电极上的氧化是非常不可逆的，需要很高的氧化过电位（1 v）81,82，并且在酶的存在下氧化过电位会进一步提高。在高的氧化过电位下测定nadh因其伴随有氧化产物在电极表面的沉积而导致电极污染，从而使电极检测性能降83。为此人们致力于开发新的电极材料和寻找新的方法构建电极来降低nadh的氧化过电位以避免电极表面污染。最近出现的降低过nadh氧化电位的有效方法是应用碳纳米管构建电极84,85,86-89，因为碳纳米管修饰电极可以显著降低nadh的氧化过电位。另一种方法是应用导电聚邻苯二胺纳米管90构建电极，因为导电聚邻苯二胺纳米管可以减少电极污染。不过基于碳纳米管和导电聚邻苯二胺纳米管的检测仍然有很大不足。比如：nadh的检测仍然还需要较高的过电位84,85,90,86-88，线性范围较窄90,89，灵敏度相对较低90。2.2 实验部分2.2.1 实验仪器与试剂 chi 660a电化学工作站（上海辰华仪器公司）；工作电极为修饰的玻碳电极（gce，直径为3 mm）；铂丝电极为对电极；参比电极为agagclkcl（3m）；电化学实验采用经典三电极体系。所有电化学实验都是在室温下进行的，所有电位都是以agagclkcl（3 m）电极为参比。 ph=4.0的mcllvine缓冲溶液由：0.1 mol/l的柠檬酸，0.2 mol/l的na2hpo4，0.1 mol/l的kcl组成。5mm的甲苯胺蓝溶液：将62 mg甲苯胺蓝溶于40 ml ph=4.0的mcllvine缓冲溶液制取；1/15m的磷酸盐溶液为缓冲溶液（pbs）。还原型辅酶二钠三水（nadh）（纯度92%）购自amresco（美国）百灵威试剂公司；甲苯胺蓝（tbo，高纯）购自上海生工生物工程有限公司；有序介孔碳（omc）采用sba-15作为硬模板，蔗糖为碳源，制备了有序介孔碳（omc）。其它的试剂都是分析纯，使用前未经纯化，整个实验过程都是使用二次水。2. 2. 2 omc和tbo的制备2.2.2.1 omc的制备采用sba-15作为硬模板，蔗糖为碳源，制备了有序介孔碳（omc）。2.2.2.2 tbo-omc复合材料的制备:（1）0.0824gtbo溶于125ml dmf中，过滤得tbo溶液（2）0.0503gomc溶于125ml dmf中，超声18小时（3）tbo溶液通过-作用力功能化omc，将超声处理后得到的omc溶液与tbo溶液混合，超声处理2小时 (4 ) 将上述混合液用医用离心机超速离心，取出离心沉淀用少许酒精冲洗，将其旋转蒸发，将器壁上的固体粉末取下，在真空干燥箱干燥5小时，得固体粉末tbo-omc。2.2.2.3. tbo-omc-il溶胶的制备 将tbo-omc加入离子液体（il）中，用玛瑙研钵研磨40分钟，得到tbo-omc-il溶胶。2.2.3 电极的制备 修饰前，玻碳电极分别用0.3m和0.5m的al2o3粉末在麂皮上抛光。依次在二次水中超声震荡清洗3 min，在无水乙醇中超声震荡5min，最后用水润洗。干净的裸玻碳电极在0.5m硫酸溶液中进行活化扫描直至得到稳定的循环伏安图。同时，omc和tbo以及il混合，在研钵里研磨30min，得到黑色凝胶。为了得到更好的重现性，每次打磨时间和打磨力度以及研磨时间要相同。修饰方法如下：裸玻碳(bare gce)在凝胶里研磨15min，使电极表面附着有均匀的一薄层凝胶，最后在ph=4.0的mcllvine缓冲溶液中进行电聚合30圈，这样即可得到tbo-omc-il/gce修饰电极；omc和il混合，在研钵里研磨30min，得到黑色凝胶。为了得到更好的重现性，每次打磨时间和打磨力度以及研磨时间要相同。修饰方法如下：bare gce在凝胶里研磨15min，使电极表面附着有均匀的一薄层凝胶，即可得到omc-il/gce修饰电极。2.3 结果与讨论2.3.1 不同电极对nadh氧化的电催化活性图2.1 (a) bare gce， (b) omc-il/gce和(c) tbo-omc-il/gce循环伏安曲线。曲线 1 和曲线2分别表示加于不加1.0 mm nadh的曲线。 图 2.1 a，b和c 分别表示 1.0 mm nadh 在bare gce、omc-il/gce和tbo-omc-il/gce上于 ph=6.98 的pbs中的循环伏安曲线，扫描速度均为 50 mv/s。由图可见，nadh 在bare gce上的氧化峰出现在约576 mv 处，而在omc-il/gce上氧化峰为约 43 mv，与bare gce相比，nadh 的氧化峰电位下降了约 533 mv。而在tbo-omc-il/gce氧化峰电位进一步降低，出现在约 -36 mv处，与bare gce相比，nadh的氧化电位降低了约 612 mv。这是因为tbo、omc和il都具有较好催化tbo-omc-il的性能，tbo-omc-il复合物体现了tbo、omc和il协同催化氧化nadh的性能。 图2.2 (1) bare gce, (2) omc-il/gce和(3) tbo-omc-il/gce连续加入0.2 mm nadh的计时电流曲线，应用电位：-0.034 v图 2.2 是 0.2 mm nadh 在 ph=6.98 的pbs中于 -0.034 v 下的i-t响应曲线。在-0.034 v 时 nadh 在bare gce电流响应分别为 0.03 a。在omc-il/gce表面的电流响应为 0.03 a，远大于在bare gce电流响应，这是由于omc和il协同催化氧化nadh的结果。在tbo-omc-il/gce表面3 s内即可获得95 的稳定态电流的电流响应，此修饰电极响应电流约为0.03 a，具有最大的电流响应值。上述现象又一次体现了tbo-omc-il复合物具有tbo、omc和il三者协同电催化氧化nadh的性能。2. 3.2 omc-tbo/il/gce对nadh检测的线性，重现性和稳定性在应用电位为-0.034 v, omc-tbo/il/gce电催化氧化nadh的响应电流随着nadh浓度的增大而逐渐增大，并且在1.0 m到4.5 mm 之间存在线性关系，相关系数为0.995，检测限为0.5 m（s/n=3）。omc-tbo/il/gce电催化氧化nadh的电流响应时间非常快，小于5s。omc-tbo/il/gce进行十次测量0.2 mm nadh，响应电流相对标准偏差为4.0 %。3根不同omc-tbo/il/gce对0.2 mm nadh的响应，电流相对标准偏差为4.8 %。这表明修饰电极omc-tbo/il/gce具有很好重现性。 图2.7 omc-tbo/il/gce催化氧化0.2 mm nadh 稳定性能，应用电位：-0.034 v图 2.7 表示omc-tbo/il/gce在 ph=6.98的pbs中于 -0.034 v下对 0.2 mm nadh 的i-t电流响应。由图可见，omc-tbo/il/gce 在连续的 30 min 内对 nadh 的电流响应衰减低于 6 %。这表明修饰电极omc-tbo/il/gce是非常稳定的。2.4 本章小结由于omc、tbo和il三者有协同电催化氧化nadh的性能，本文制备的omc-tbo/il/gce能实现低氧化电位、稳定、快速、宽线性范围和低检测限的检测nadh。这种制备的修饰电极对于构建以nadh为检测的电化学生物传感器有较好的应用前景。致谢 当论文完成之际，不禁感慨万千：一个多月的实验室奋战，在刹那间都已成过往！回首之时，我满怀感恩之心： 我深深的感谢我的指导教师翟秀荣老师。翟老师知识渊博、治学严谨、诲人不倦、甘为人梯的高风亮节与大家风范将使我终生受益。这段时间以来，翟老师不仅教会我科学地思考问题和解决问题的方法，给了我走入科学殿堂的钥匙，同时在生活上也给予我极大的关怀和帮助，使我感受到浓厚的师生之情。对于翟老师的关爱我将终生铭记于心。 特别感谢所有关心和支持我的宿舍舍友们，正是她们这一个月以来从精神到物质上不遗余力、不求回报的支持、鼓励与开导，才使我有信心、有勇气和毅力完成本科学业。我一直都是这样认为：有这样的舍友们是我人生最大的幸运。 感谢和我一起奋战于实验室的实验室的贾俊倩、李金萍、荣红英同学对本次实验的倾情付出，他们的关心和帮助对我论文的顺利完成也非常重要。论文的第二章得益于翟秀荣老师的不断探索以及荣红英同学的援助。 感谢所有关心和帮助过我的人。 我满怀感恩之心，并将在未来的学习和工作之中加倍努力！参考文献1 liang, c., dai, s., synthesis of mesoporous carbon materials via enhanced hydrogen-bonding interaction j. journal of the american chemical society 2006, 128 : 5316-5317.2 ryoo, r., joo, s.h.; jun, s., synthesis of highly ordered carbon molecular sieves via template-mediated structural transformation j. the journal of physical chemistry b 1999, 103: 7743-7746.3 lee, j., yoon, s., hyeon, t., oh, s. m.; kim, k.b., synthesis of a new mesoporous carbon and its application to electrochemical double-layer capacitorsj. chemicalcommunications 1999, 2: 2177-2178.4 lei, c., lisdat, f., wollenberger, u., scheller, f. w., cytochrome c/clay-modified electrodej. electroanalysis 1999, 11 : 274-276.5 yu, j. h., ju, h. x., preparation of porous titania sol-gel matrix for immobilization of horseradish peroxidase by a vapor deposition methodj. analytical chemistry 2002, 74 : 3579-3583.6 fan, c. i., zhuang, y., li, g., zhu, j., zhu, d., direct electrochemistry and enhanced catalytic activity for hemoglobin in a sodium montmorillonite 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