氮杂石墨烯基电化学适配体传感器应用研究

《氮杂石墨烯基电化学适配体传感器应用研究》从设计制备一系列氮杂石墨烯基功能纳米材料入手，结合电化学发光（ECL）、光电化学（PEC）及自供能电化学传感等新型电分析技术，建立了一系列用于检测水体环境中最常见的亚型微囊藻毒素-LR（MC-LR）的电化学传感方法，并将其应用于农产品、食品中MC-LR的检测。与传统检测方法相比，电化学传感作为新兴的传感技术，具有便携、成本低廉、灵敏度高和分析速度快等一系列优点，在农产品品质检测中受到了广大研究人员的青睐。本书从底层理论到工程应用，系统地介绍了相关的知识和技术。 本书可供纳米材料、电化学领域科学研究人员参考。

杜晓娇，常州工学院光电工程学院，副教授、系主任。科研领域：二维纳米材料的设计与制备及其光驱动自供能传感器的应用研究。 教学领域：承担《薄膜材料与器件》《传感器与检测技术》《光催化与制氢技术》《燃料电池原理与技术》四门课程的教学工作。

第1章　绪论　1 1.1　微囊藻毒素概述 2 1.1.1　微囊藻毒素的形成、组成及危害 2 1.1.2　微囊藻毒素的污染 3 1.1.3　微囊藻毒素-LR 的安全标准、检测方法及发展趋势 7 1.2　电化学传感器在微囊藻毒素-LR 检测中的应用研究进展 10 1.2.1　电化学发光传感器在MC-LR 检测中的应用 11 1.2.2　光电化学传感器在MC-LR 检测中的应用 13 1.2.3　适配体传感器在微囊藻毒素-LR 检测中的发展前景 16 1.3　氮杂石墨烯基纳米材料在电化学传感器中的应用研究进展 17 1.3.1　氮杂石墨烯基纳米材料在ECL 传感器中的应用研究 17 1.3.2　氮杂石墨烯基纳米材料在PEC 传感器中的应用研究 19 1.3.3　氮杂石墨烯基纳米材料在自供能电化学传感器中的应用研究 20 1.4　本书的主要研究内容 23 第2章　硼氮同杂石墨烯电化学适配体传感器用于农田水样中MC-LR 检测　25 2.1　实验部分 27 2.1.1　药品与试剂 27 2.1.2　实验仪器 28 2.1.3　硼氮同杂石墨烯水凝胶（BN-GHs）的制备 28 2.1.4　ECL 适配体传感器的制备和检测过程 29 2.2　结果与讨论 30 2.2.1　新型的检测方法论和实验依据 30 2.2.2　二维与三维材料构建的ECL 适配体传感平台传感性能对比 31 2.2.3　ECL 适配体传感器的发光机理 32 2.2.4　BN-GHs 纳米材料的XPS 表征 33 2.2.5　BN-GHs 纳米材料的形貌表征 33 2.2.6　BN-GHs 纳米材料的Raman 表征 34 2.2.7　BN-GHs 纳米材料的XRD 表征 35 2.2.8　构建的适配体传感器的ECL 性能 36 2.2.9　基于不同材料构建的适配体传感器的循环伏安和ECL 性能 37 2.2.10　ECL 适配体传感器的条件优化 38 2.2.11　ECL 适配体传感器的检测性能 38 2.2.12　ECL 适配体传感器的选择性 39 2.2.13　ECL 适配体传感器应用于实际样中MC-LR 的检测 40 本章小结 40 第3章　氮杂石墨烯-BiOBr 基光电化学适配体传感器用于鱼样品中MC-LR 检测　42 3.1　实验部分 43 3.1.1　药品与试剂 43 3.1.2　实验仪器 44 3.1.3　氮杂石墨烯的制备 45 3.1.4　氮杂石墨烯-溴化氧铋（NG-BiOBr）的制备 45 3.1.5　PEC 适配体传感器的制备 45 3.1.6　电化学实验方法 46 3.1.7　用于MC-LR 检测的鱼组织的制备、萃取及检测过程 46 3.2　结果与讨论 47 3.2.1　NG-BiOBr 纳米复合物的形貌和结构表征 47 3.2.2　NG-BiOBr 纳米复合物的Raman 图谱 48 3.2.3　NG-BiOBr 纳米复合物的XPS 表征 48 3.2.4　UV-vis DRS 测试 49 3.2.5　不同材料修饰的光电极的PEC性能和EIS表征 49 3.2.6　传感器制备过程的EIS 表征和光电流性能 51 3.2.7　PEC 适配体传感器的条件优化 51 3.2.8　PEC 适配体传感器的分析表现和检测机理 53 3.2.9　PEC 适配体传感器的选择性、重现性及稳定性 54 3.2.10　PEC 适配体传感器应用于鱼样品中MC-LR 的检测 55 本章小结 56 第4章　氮杂石墨烯-AgI 基光电化学适配体传感器用于鱼样品中MC-LR 检测　57 4.1　实验部分 59 4.1.1　药品与试剂 59 4.1.2　实验仪器 59 4.1.3　氮杂石墨烯-碘化银（NG-AgI）纳米复合物的制备 60 4.1.4　PEC 适配体传感器的制备 60 4.2　结果与讨论 61 4.2.1　XRD 谱图 61 4.2.2　NG-AgI 纳米复合物的XPS 表征 61 4.2.3　Raman 表征 63 4.2.4　NG-AgI 纳米复合物的形貌和元素表征 63 4.2.5　PEC 适配体传感器的EIS 表征 64 4.2.6　PEC 适配体传感器的机理探究 65 4.2.7　PEC 适配体传感器的机理验证 67 4.2.8　PEC 性能表征 68 4.2.9　PEC 适配体传感平台的条件优化 70 4.2.10　PEC 适配体传感器应用于MC-LR 检测 71 4.2.11　PEC 适配体传感器的选择性、重现性和稳定性 71 4.2.12　PEC 适配体传感器应用于鱼样品中的MC-LR检测 73 本章小结 74 第5章　氮杂石墨烯基光助自供能传感器用于池塘水样中MC-LR 检测　75 5.1　实验部分 77 5.1.1　药品与试剂 77 5.1.2　实验仪器 77 5.1.3　光阳极和光阴极的制备 77 5.1.4　光助自供能电化学传感平台的构筑 78 5.2　结果与讨论 79 5.2.1　光电极材料的TEM 图 79 5.2.2　光助自供能平台的开路电压 80 5.2.3　不同阴极构建的自供能平台的电能输出 81 5.2.4　光助自供能传感平台的检测性能 82 5.2.5　光助自供能传感平台的作用机制 83 5.2.6　光助自供能传感平台的选择性和稳定性 84 5.2.7　光助自供能传感平台应用于池塘水样中MC-LR 的检测 85 本章小结 86 第6章　氮杂石墨烯基电化学适配体传感器用于农作物中MC-LR 检测　87 6.1　实验部分 89 6.1.1　药品与试剂 89 6.1.2　实验仪器 89 6.1.3　光阳极和光阴极的制备 90 6.1.4　可见光光助自供能电化学适配体传感平台的构筑 90 6.2　结果与讨论 91 6.2.1　光电极材料的XRD 谱图 91 6.2.2　光电极材料的UV-vis DRS 谱图 93 6.2.3　可见光光助自供能电化学适配体传感平台的开路电位 93 6.2.4　不同阳极构建的自供能平台的电能输出 95 6.2.5　可见光光助自供能电化学适配体传感平台的检测性能 96 6.2.6　可见光光助自供能电化学适配体传感平台的响应机理探究 97 6.2.7　可见光光助自供能电化学适配体传感平台的选择性和稳定性 99 6.2.8　自供能电化学适配体传感器应用于蔬菜样品中MC-LR 的分析检测 99 本章小结 100 第7章　MC-LR 传感器的性能与适应性　102 7.1　BN-GHs/Ru(bpy)32+ 基ECL 适配体MC-LR 传感器与其他ECL 传感器的性能对比 103 7.2　不同PEC 传感器对MC-LR 检测的性能对比 104 7.3　不同自供能传感器对MC-LR 检测的性能对比 106 7.3.1　检测构型 106 7.3.2　检测原理 107 7.3.3　检测性能 107 7.4　基于不同电化学传感技术构建的MC-LR 传感器的性能对比 107 7.5　所构建的不同的MC-LR 电化学传感体系的适应性 109 本章小结 110 第8章　结论与展望　111 参考文献　116