基于纳米合金催化的新型高灵敏电化学及生物传感器的研制与应用

纳米合金具有许多优异特性，是潜在的电化学传感材料。本项目拟通过在离子液体复合膜表面（超声）电沉积铂、金、钯基合金纳米颗粒及用聚合物等固定纳米合金，制备纳米合金基电化学传感器。采用多种技术对纳米合金的形貌、结构、组成与电催化活性进行表征；通过调节电沉积参数、溶液及复合膜组成等调控纳米合金的组成、颗粒大小及形状。考察不同纳米合金对农药、酚类内分泌干扰物的电催化性能及相关反应机理；筛选高灵敏、稳定、抗干扰的纳米合金膜传感器，并将其用于此类物质的快速检测。在此基础上，将酶（如胆碱氧化酶）与对过氧化氢（辅酶I，即与酶反应相关物）敏感的纳米合金有机结合，构建基于纳米合金催化与酶反应的电化学生物传感器。进一步设计、组装纳米合金-氧化还原酶（如漆酶）生物传感器，研究纳米合金对酶直接电子传递的促进机制及传感器性能，建立用于某些酚类、农药检测的新型生物电化学方法。通过研究有力推动纳米合金在电分析领域的应用。

对系列纳米合金的制备、表征及其在电化学传感器和生物传感器中的应用进行了系统研究，基本完成了原定的研究计划，取得了预期结果。. 通过恒电位、脉冲、超声电沉积方法在离子液体、碳纳米管、石墨烯、壳聚糖等的复合膜表面制备了多个系列Pt、Pd、Au基二元及三元纳米合金，对所得纳米合金的形貌、晶体结构及组成进行了表征，对纳米合金组成的调控方法进行了探讨。对一系列小分子（如亚硫酸根、水合肼、草酸、对苯二酚、甲醛、香草醛）在纳米合金复合膜表面的催化氧化、催化还原行为进行了研究；还侧重比较了不同纳米合金及组成不同的同类纳米合金对分析物的催化性能；考察了合金化使催化性能增强的机理，包括不同金属的协调作用及合金中金属原子结合能的变化。在此基础上制备了多种性能优良的电化学传感器，并将其用于实际试样中上述小分子的测定。. 采用溶液化学方法制备了PtAu、AuPd、AgPd等纳米合金和准合金（包括分散于溶液中及负载于纳米材料表面的）；用X-衍射、能谱及电镜对其颗粒大小、形貌、结构等进行测试；探讨了它们在电极表面的固定修饰方法及对亚硝酸根和三氯乙酸等的电催化性能和分析实用性。同时开展了与相应的单金属纳米材料及相关纳米合金的比较，以及与其它相关电化学传感器的比较研究。. 利用电化学沉积再溶出和化学还原后再氧化脱合金/金属的方法制备了多孔PtCu纳米合金和中空PdAu纳米合金。这些合金表面积大，表面结构、组成可调；稳定性和催化性能得到改善，贵金属的作用得到充分发辉。由此制备的过氧化氢和乙醇传感器具有较高灵敏度。. 基于PtCu纳米合金对酶反应产物过氧化氢的良好催化作用及葡萄糖氧化酶对葡萄糖氧化的酶催反应，构建了灵敏的葡萄糖传感器，并对传感器的性能进行了研究。同时，探讨了其它纳米合金（包括PtAu、PtPd、PtNi、CoCu、PtCuCo、PtCuNi）的作用及酶固定方式对所得传感器性能的影响。. 此外，开展了将具分子识别功能的分子印迹聚合物引入基于纳米合金的传感器的研究。研制出了具有很高灵敏度、选择性和实用性的氨噻肟头孢菌素和西维因等传感器。对这种新型印迹聚合物-纳米合金传感器的组合方法、膜结构、纳米合金/金属的作用进行了探讨。.