摘要生物小分子是生命活动中不可或缺的一部分,对于维持生命健康具有重要意义。对生物小分子进行检测可以为疾病的早期诊断、预防和治疗提供重要的信息和支持。为了快速、高效地检测生物小分子,比色传感和电化学传感被广泛研究并应用于该领域。这两种传感方法都具有简单方便、可操作性高、灵敏度高、可实时监测等优点,使它们成为检测生物小分子的有力工具。<br> 过渡金属材料复合物(TransitionMetalComposites)是由两种或两种以上的材料组成的材料体系,其中包括过渡金属作为其中的一个组分。过渡金属材料因其催化活性高、形态可控、合成成本低等优点受到了科研者的广泛关注。在过去一段时间里,人们广泛研究了非贵金属的过渡金属材料,过渡金属材料因其出色的性能而在催化、传感、能源等领域得到了广泛应用。过渡金属材料按照化学性质主要可以分为以下几类,包括过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、过渡金属氢氧化物和金属有机框架等。其中,过渡金属氧化物和过渡金属硫化物是两种常见的过渡金属材料。利用它们的物理化学性质和结构设计,可以制备出用于生物分子检测的比色传感器和电化学传感器探针。本文重点研究过渡金属硫化物、过渡金属氧化物与功能化石墨相氮化碳或羧基化多壁碳纳米管组成复合材料,并将其应用于比色传感和电化学传感。<br> 本论文的主要研究内容如下:<br> (1)首先,采用两步热解法制备了g-C3N4(CNNS),将其作为载体,然后通过原位生长法和高温氧化法将CuCo2O4负载在CNNS表面,接着用硫代乙酰胺作为硫源高温气相硫化得到了CuCo2S4/CNNS复合材料。与单金属硫化物相比,由于两种金属阳离子的结合,双金属硫化物可以表现出更丰富的价态变化、复杂多变的结构和更多的氧化还原活性中心。负载在具有大比表面积的CNNS上的金属硫化物拥有更多反应活性位点,并且我们将CuCo2S4/CNNS与分子印迹技术结合起来,首次构建了一种检测2-吲哚酮的分子印迹比色传感器。检测基于2-吲哚酮吸附在特定表面印迹空腔中,从而阻碍了MIP/CuCo2S4/CNNS对3,3'',5,5''-四甲基联苯二胺(TMB)-过氧化氢(H2O2)反应体系的催化作用,利用这种效应设计了一种选择性比色检测2-吲哚酮的方法。2-吲哚酮浓度在1.50-13.52μM范围内,反应体系吸光度的差值与2-吲哚酮的浓度呈现出良好的线性关系,检测限为0.43μM。该传感器还成功的用于人体血清样本中2-吲哚酮的检测。<br> (2)采用共沉淀法和煅烧法将NiCo2O4负载在CNNS表面得到NiCo2O4/CNNS复合材料,并探究了其类过氧化物酶活性,由于基底材料CNNS超大的比表面积,给金属离子提供了大量的结合位点,减少了团聚的现象,从而提高了NiCo2O4/CNNS复合材料的催化活性。半胱氨酸具有一定的还原性,可以将蓝色的oxTMB还原为无色的TMB。基于此,我们构建了一种简单的检测半胱氨酸的比色传感器。<br> (3)采用水热法将f-MWCNTs掺杂到CeFe-MOF表面,进一步煅烧得到CeFeO/MWCNTs复合材料。通过电子扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)对CeFeO/MWCNTs进行了表征。将该复合物修饰在玻碳电极表面,多巴胺(DA)在修饰电极上的电化学信号显著高于裸玻碳电极,这证明了CeFeO/MWCNTs复合材料对DA具有明显的电催化性作用,因此,我们构建了一种新型检测DA的电化学传感器。在最佳检测环境下,DA的浓度与其氧化峰电流值成正比,线性范围为2.94-98.04μM,检测限为0.023μM,同时该传感器具有较高的灵敏度,成功应用于实际样本中DA的检测,回收率为96.1%-102.1%。
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