MOFs基電化學傳感器的構建及應用

第1章　MOFs 及其電化學傳感應用研究進展    001
1.1 MOFs的結構特徵及發展    003
1.2 MOFs的合成策略    005
1.2.1 原料選擇    005
1.2.2 合成方法    005
1.3 MOFs的物化屬性    007
1.3.1 高比表面積及高孔隙率    007
1.3.2 結構多樣性    008
1.3.3 孔結構可調節性    008
1.3.4 開放金屬位點    009
1.3.5 高電化學/電催化活性    010
1.4 MOFs基電化學傳感器    010
1.4.1 電化學傳感器定義及工作原理    010
1.4.2 MOFs在電化學傳感領域的應用    011
參考文獻    023

第2章　MOFs 基環境污染物的電化學傳感分析    029
2.1 錳-對苯二甲酸MOF對Pb2 的高選擇性吸附及電化學傳感應用    031
2.1.1 概述    031
2.1.2 錳-對苯二甲酸[Mn(tpa)]及其單壁碳納米管(SWCNTs)複合物的製備    032
2.1.3 Mn(tpa)-SWCNTs修飾電極的製備    034
2.1.4 重金屬離子與Mn(tpa)相互作用的理論模型    034
2.1.5 Mn(tpa)-SWCNTs複合材料形貌和結構表徵    034
2.1.6 Mn(tpa)-SWCNTs修飾電極的電化學表徵    036
2.1.7 Pb2 與Mn(tpa)結合的電化學研究及理論模型    038
2.1.8 Pb2 電化學傳感性能    041
2.1.9 工業廢水和血清實際樣品中的Pb2 傳感應用    044
2.1.10 展望    045
2.2 ZIF-8對重金屬離子溶出伏安響應的增強效應及傳感分析應用    045
2.2.1 概述    045
2.2.2 ZIF-8材料合成及ZIF-8-CS分散液的製備    047
2.2.3 ZIF-8修飾電極的構建    047
2.2.4 電化學檢測    048
2.2.5 ZIF-8的物理表徵    048
2.2.6 ZIF-8修飾電極的電化學表徵    050
2.2.7 ZIF-8對重金屬離子溶出伏安響應的增強效應    051
2.2.8 檢測條件優化    053
2.2.9 傳感器的性能分析及抗干擾實驗    055
2.2.10 穩定性、重現性和可再生性    056
2.2.11 真實水樣中重金屬的同時檢測    057
2.2.12 展望    058
2.3 HKUST-1的原位電合成及其在苯二酚異構體傳感檢測中的應用    058
2.3.1 概述    058
2.3.2 SWCNT修飾電極的製備    059
2.3.3 SWCNT修飾電極表面電化學原位合成HKUST-1    060
2.3.4 HKUST-1/SWCNT修飾電極的形貌和結構表徵    061
2.3.5 HKUST-1/SWCNT電化學行為研究    063
2.3.6 苯二酚異構體在HKUST-1/SWCNT修飾電極上的電化學行為    064
2.3.7 苯二酚異構體的電化學參數    065
2.3.8 條件優化與傳感分析性能    067
2.3.9 傳感器的選擇性和穩定性    067
2.3.10 不同實際水樣中苯二酚異構體分析應用    068
2.3.11 展望    069
2.4 基於銅-均苯三甲酸MOF/石墨烯的苯二酚異構體檢測技術    070
2.4.1 概述    070
2.4.2 殼聚糖-氧化石墨烯分散液製備和銅-均苯三甲酸[Cu3(btc)2]合成/072
2.4.3 Cu3(btc)2 在電還原氧化石墨烯(ERGO)修飾電極上的共價固定/072
2.4.4 量化計算    073
2.4.5 Cu3(btc)2 的形貌和結構表徵    073
2.4.6 Cu3(btc)2 修飾電極的SEM 和AFM 表徵    073
2.4.7 Cu3(btc)2/ERGO修飾電極的電化學行為    076
2.4.8 Cu3(btc)2 對苯二酚異構體的電化學識別和量子化學計算    076
2.4.9 苯二酚異構體在傳感界面上的電化學動力學參數    079
2.4.10 Cu3(btc)2 基傳感界面用於苯二酚異構體的同時檢測    082
2.4.11 抗干擾實驗    085
2.4.12 重現性和穩定性    085
2.4.13 不同實際水樣中的苯二酚異構體檢測應用    085
2.4.14 展望    086
參考文獻    086

第3章　MOFs 基生物活性小分子電化學傳感器    093
3.1 普魯士藍-石墨烯複合物用於巨噬細胞釋放過氧化氫的監測    095
3.1.1 概述    095
3.1.2 氧化石墨烯在玻碳電極表面的共價固定    096
3.1.3 普魯士藍在氧化石墨烯表面的原位生長    096
3.1.4 修飾電極的形貌和結構表徵    098
3.1.5 修飾電極的電化學行為    101
3.1.6 修飾電極對H2O2 的電化學催化活性    102
3.1.7 巨噬細胞釋放H2O2 的實時檢測    105
3.1.8 展望    106
3.2 花狀石墨烯@HKUST-1一鍋合成及過氧化氫無酶傳感應用    107
3.2.1 概述    107
3.2.2 溶劑熱還原氧化石墨烯@HKUST-1(SGO@HKUST-1)的製備    109
3.2.3 SGO@HKUST-1修飾電極的製備    109
3.2.4 活細胞釋放H2O2 的實時監測    110
3.2.5 SGO@HKUST-1的物性表徵    110
3.2.6 SGO@HKUST-1的電化學行為及其對H2O2 的電催化還原性能/114
3.2.7 傳感器的H2O2 分析性能    118
3.2.8 傳感器的選擇性、重現性、穩定性    119
3.2.9 傳感器的血清和細胞實際樣品檢測能力    120
3.2.10 展望    122
3.3 基於銅-對苯二甲酸MOF/石墨烯的多巴胺和對乙醯氨基酚傳感技術    123
3.3.1 概述    123
3.3.2 銅-對苯二甲酸MOF-氧化石墨烯[Cu(tpa)-GO]納米複合材料的製備/124
3.3.3 Cu(tpa)-ERGO修飾GCE的製備    124
3.3.4 電化學檢測    124
3.3.5 Cu(tpa)-GO材料的物性表徵    125
3.3.6 Cu(tpa)-ERGO的電化學性能    128
3.3.7 Cu(tpa)-ERGO的電催化性能    130
3.3.8 多巴胺和對乙醯氨基酚的電化學參數    131
3.3.9 多巴胺和對乙醯氨基酚的同時檢測    132
3.3.10 抗干擾檢測    134
3.3.11 血清和尿液實際樣品的分析應用    135
3.3.12 展望    135
3.4 基於鎳-對苯二甲酸MOF/碳納米管的無酶葡萄糖傳感檢測技術    136
3.4.1 概述    136
3.4.2 三維花狀鎳(Ⅱ)-對苯二甲酸[Ni(tpa)]的合成    138
3.4.3 Ni(tpa)-SWCNT複合物及其修飾電極的製備    139
3.4.4 Ni(tpa)-SWCNT複合材料的物理表徵    139
3.4.5 Ni(tpa)-SWCNT的電化學行為    142
3.4.6 Ni(tpa)-SWCNT對葡萄糖的電催化氧化性能    144
3.4.7 傳感器的葡萄糖分析性能    147
3.4.8 血清樣實際樣品中葡萄糖含量的檢測    150
3.4.9 展望    151
參考文獻    152

第4章　MOFs 基核酸雜交/免疫傳感檢測技術    157
4.1 UiO-66作為信號分子載體的核酸適配體電化學傳感器    159
4.1.1 概述    159
4.1.2 UiO-66納米顆粒的合成    160
4.1.3 電化學生物傳感界面的構建    160
4.1.4 電化學傳感檢測    161
4.1.5 適配體傳感器的設計理念和傳感機制    161
4.1.6 UiO-66的物性表徵    163
4.1.7 傳感器製備過程的電化學表徵    164
4.1.8 UiO-66基適配體傳感器用於赭麯黴毒素A(OTA)檢測的可行性研究/165
4.1.9 實驗條件的優化    168
4.1.10 傳感器的分析檢測性能    169
4.1.11 傳感器的再生性能    170
4.1.12 傳感器的特異性和葡萄酒實際樣品分析    171
4.1.13 展望    172
4.2 基於雜交反應對普魯士藍信號抑制的miRNA-122傳感檢測技術    173
4.2.1 概述    173
4.2.2 納米金-普魯士藍(AuNPs/PB)修飾電極的電化學製備    174
4.2.3 DNA電化學傳感界面的製備    175
4.2.4 傳感界面的物性表徵    175
4.2.5 PB修飾電極的電化學行為    178
4.2.6 實驗條件優化    180
4.2.7 miRNA-122雜交分析性能    180
4.2.8 傳感器選擇性、重現性    183
4.2.9 血清實際樣品分析    184
4.2.10 展望    185
4.3 基於MIL-101(Fe)納米酶性能的肌鈣蛋白Ⅰ電化學免疫傳感器    185
4.3.1 概述    185
4.3.2 MIL-101(Fe)的合成    187
4.3.3 MIL-101(Fe)/氨基化石墨烯修飾電極的製備    187
4.3.4 肌鈣蛋白傳感器的製備    188
4.3.5 免疫檢測及電化學檢測    188
4.3.6 MIL-101(Fe)的物理表徵    189
4.3.7 傳感界面的電化學表徵及電催化性能    190
4.3.8 實驗條件優化    192
4.3.9 cTnⅠ的電化學免疫分析性能    194
4.3.10 傳感器的選擇性、重現性和穩定性    195
4.3.11 實際血清樣品中cTnⅠ的測定    196
4.3.12 展望    197
4.4 基於柔性銅-反式-1,4-環己烷二羧酸MOF的凝血酶傳感器    197
4.4.1 概述    197
4.4.2 銅-反式-1,4-環己烷二羧酸MOF的合成    199
4.4.3 銅-反式-1,4-環己烷二羧酸MOF基傳感界面的構建    199
4.4.4 電化學測量    200
4.4.5 Cu2(CHDC)2 的物性表徵    200
4.4.6 傳感界面的原子力顯微鏡和電化學表徵    202
4.4.7 傳感器的電化學行為    205
4.4.8 實驗條件優化    205
4.4.9 傳感器的分析性能    207
4.4.10 傳感器的選擇性、重現性和穩定性    208
4.4.11 血清實際樣品的分析    209
4.4.12 展望    210
參考文獻    210