有序纳米阵列电极的自清洁与电化学传感研究

Electrochemical sensors have great potential in the detection of pollutants,owing to the high sensitivity,fast response and low cost. However, the application of this method is limited due to the poor repeatability and durability. In this situation, the development of electrochemical sensors for repeatable use is meaningful in scientific research and practicable applications. Motivated by the "lotus effect", we have developed the nanoarray electrode with the function of self-cleaning in order to enhance the repeatability and durability. The ordered nanoarrays electrodes are advantageous due to the larger surface area, quantum effect and controllable array sizes compared to non-ordered nanoparticles. Therefore, the combination of self-cleaning function with the advantage of ordered nanoarrays electrodes contributes to the high repeatability, durability, fast response, low detection limit, and practicability. Moreover, the hybrid material consists of the poly amino acid and noble metal nanoparticles was employed for the construction of nanoarray electrodes. The high stability and electrochemical activity of this organic-inorganic hybrid material are helpful for constructing high performance electrochemical sensing platforms.

电化学传感器具有灵敏度高，响应快，以及成本低廉等优点，在水质分析检测中有较大应用前景。然而，电化学传感器重现性和长效性较差这一不足在一定程度上限制了其在水质检测方面的实际应用。针对其存在的问题，发展能够长时间，多次使用的新型电化学传感器将具有重大科学意义和实践价值。我们受到自然界中"荷叶效应"的启发，将自清洁功能化应用到纳米阵列电化学传感器中，以提高检测的重现性和长效性。有序的纳米阵列电极具有比无序纳米材料更加突出的量子效应，更大的表面积，易于通过模板控制阵列尺寸等优点。由此，将自清洁功能与纳米阵列电极相结合，有助于实现重现性好、长效性好、灵敏度高、响应快速，具有实用性的电化学检测方法。此外，我们采用氨基酸聚合物和贵金属纳米粒子杂化材料用于构筑纳米阵列电极，该有机无机杂化材料机械稳定性好且电化学活性高，有助于实现高性能且稳定的纳米阵列电化学传感平台。

电化学分析具有灵敏度高、响应快、检测限低以及成本低廉等优点，在分析化学领域有较大的应用前景。然而，电化学传感器重现性和长效性较差这一不足在一定程度上限制了其在环境有机污染物检测方面的实际应用。针对其存在的问题，发展能够长时间，多次使用的新型电化学传感器将具有重大科学意义和实践价值。我们受到自然界中"荷叶效应"的启发，将自清洁功能化应用到纳米阵列电化学传感器中，以提高检测的重现性和长效性。近年来，随着纳米材料科学的迅猛发展，一些新型材料，如贵金属纳米粒子、碳纳米材料、微纳米导电聚合物等被应用于电化学分析领域，赋予了电化学分析更加优越的性能。本研究致力于合成新型的纳米复合电极材料，探讨这些材料的电化学性质，并将其应用于对一些环境污染物，药物分子以及生物活性分子的电化学分析检测。为快速合成具有电化学应用潜力的纳米复合材料开辟了新的思路，并有效地改善了一些电化学分析手段的灵敏度、检测限等性质。 ..构建了一种表面含有氟化物的复合物纳米阵列电极(NA-COGH@F)，并成功将该电化学传感器应用于电化学同时检测对苯二酚和邻苯二酚。以聚苯乙烯小球阵列作为模板，将半胱氨酸氧化物和纳米金依次电化学沉积在小球的空隙，在除掉聚苯乙烯小球模板后即得到了排列整齐的复合物纳米孔阵列电极（NA-COGH）。通过优化电沉积条件可以得到高效电荷传递能力。采用真空蒸镀法（CVD）用低表面能的含氟物质对NA-COGH表面进行修饰，得到具有自清洁功能的纳米阵列电极界面，该功能化的电极界面在测试过程中受到的污染容易清除，电极的长效性和重现性也将得到提高。该复合物纳米孔阵列电极对于对苯二酚和邻苯二酚的电化学氧化反应有较好的催化作用，并能够对这两种化合物同时进行电化学检测。有序的纳米阵列电极具有比无序纳米材料更加突出的量子效应，更大的表面积，易于通过模板控制阵列尺寸等优点。由此，将自清洁功能与纳米阵列电极相结合，有助于实现重现性好、长效性好、灵敏度高、响应快速，具有实用性的电化学检测方法。此外，我们采用氨基酸聚合物和贵金属纳米粒子杂化材料用于构筑纳米阵列电极，该有机无机杂化材料机械稳定性好且电化学活性高，有助于实现高性能且稳定的纳米阵列电化学传感平台。