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题名	电位传感技术在若干有机化合物分析中的应用研究
作者	寇立娟
学位类别	博士
答辩日期	2014-05
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	秦伟
关键词	电位分析法 离子选择性电极 分子印迹聚合物 中性酚类 固相萃取
学位专业	海洋化学
中文摘要	电位型传感器基于相界面电位的变化实现对待测物质的分析，由于它具有灵敏度高、选择性好、成本低廉、易于微型化、抗颜色和浊度等特点，已广泛应用于工业分析、环境监测和生物医学分析等领域，其中无机阳离子的电位传感技术发展最为成熟。环境样品中大多数有机物质以电中性的形式存在的。然而，传统的聚合物膜离子选择性电极只能对带电荷化合物产生电位响应，无法对电中性分子进行检测。基于此，本论文发展了几种有机物质电位法检测的设计思想，实现对特定基质样品中电中性有机物质的高灵敏检测，扩大了电位传感技术在有机物质分析领域的应用范围。 1 基于指示离子电位响应的间接电位分析法 聚合物膜离子选择性一直以来被认为是经典的无机离子电位分析技术，近年来，其在有机物质的分析领域得到了深入研究和快速发展。尽管有些中性物质在电极上没有电位响应，但可以通过间接电位分析技术实现其电位检测。 （1）多溴联苯在钯碳作催化剂条件下可发生催化加氢脱溴反应，因此可以通过对溴离子的电位检测实现对多溴联苯的间接电位分析。为了确保多溴联苯在水溶液中的溶解度和反应产物以溴离子形式存在，以 5% 乙醇/水为催化还原反应溶液。构建了固体接触式溴离子选择性电极，考察了其在纯水和 5% 乙醇/水的环境对溴离子电位响应的影响。结果表明，该电极检出限为 2×10-9 mol/L，对常见阴离子的选择性较好，用于自来水和海水中 4-溴联苯的加标回收率实验测试，回收率为 83%～92% 之间。该间接电位分析技术可作为一种卤代苯类污染物的潜在分析手段。 （2）茶多酚类化合物苯环结构上的邻二酚羟基可以和铜离子络合，络合后剩余的铜离子可用离子选择性电极进行检测，进而可以实现茶多酚类物质的间接电位法检测。表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）是茶叶中含量最大的一种茶多酚活性成分，当 EGCG 的浓度在 0.01～0.1 g/L时，指示离子铜离子的电位变化与该浓度呈线性关系，检出限为 3.2 mg/L（3σ）。茶叶中其他含量较多的物质如谷氨酸、苹果酸、咖啡因和维生素 C 等物质不会干扰测定结果的准确性。利用建立的方法对市售绿茶样品进行茶多酚含量评价，和经典福林酚比色法具有高度一致性。 2 基于分子印迹聚合物选择性识别中性酚类的聚合物敏感电极 （1）中性酚类物质可与聚合物敏感膜中季铵盐类化合物缔合并释放出氢离子，进而引起电极电位下降，利用此性质可以实现中性酚类物质的电位法检测。以高选择性分子印迹聚合物作为待测物载体，建立了中性酚高选择性和高灵敏度的电位传感器。该传感器对双酚 A 电位检测的线性范围为 0.1～1 μM，检出限为 2×10-8 mol/L，对常见干扰阴离子和其他酚类干扰物质如苯酚、4-苯基苯酚和4，4-二羟基联苯具有较好的选择性，已成功用于市售水瓶中双酚 A 的检测。 （2）据此，我们建立了分子印迹固相萃取和电位检测技术联用用于中性酚类物质的分析方法。通过分子印迹固相萃取技术对样品进行分离富集，不仅可以提高对干扰物质的选择性，而且可降低方法对中性酚类物质的检出限。研究考察了不同检测背景对 BPA 电位响应的影响，探讨了固相萃取和电位传感技术联用的注意问题。在最优化的条件下，该检测系统可实现对双酚 A 的高选择性检测，最低检出浓度为 2×10-9 mol/L（0.46 μg/L）。 3 基于碳纳米管表面分子印迹识别芳香类化合物的电位传感器 芳香类有机物质可通过疏水作用和 π-π 作用吸附到碳纳米管的表面，引起碳纳米管表面双电层电容的变化，进而引起表面电位变化。本章利用表面分子印迹技术，在碳纳米管表面构建芳香类有机物质的识别位点，实现其选择性电位法检测。采用直流电源将羧基化碳纳米管沉积到玻碳电极表面，在模板分子三硝基甲苯共存的条件下，采用循环伏安法将吡咯分子聚合到碳纳米管表面，实现了对三硝基甲苯识别位点的构建。在优化的测试条件下，该电极对三硝基甲苯的检出限为 1.5 mg/L，对苯酚、2-苯基苯酚和硝基苯选择性较好。
学科主题	分析化学
公开日期	2014-07-01
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.yic.ac.cn/handle/133337/6807]
专题	中科院烟台海岸带研究所知识产出_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	寇立娟. 电位传感技术在若干有机化合物分析中的应用研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2014.

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