基于MOFs构效调控的高灵敏选择性电化学传感机理与方法研究

基本信息
批准号:21775050
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:吴康兵
学科分类:
依托单位:华中科技大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:姬柳迪,郝俊兴,李晓宇,魏飘飘,沈健,金云珊
关键词:
构效调控选择性识别金属有机框架物电化学传感器高灵敏机理
结项摘要

This project aims to develop novel electrochemical sensing materials with excellent properties, and to construct highly sensitive and selective electrochemical determination system. A series of metal-organic frameworks (MOFs) were prepared and their electrochemical properties were tuned through changing the electron shell structure of metal ions as well as the sort and number of the function groups of ligands. The influences of metal ions and ligands of MOFs on the morphology, structure, electrocatalytic ability, selective recognization ability and interface enhancement ability were deeply investigated, and consequently the structure-activity relationship were elucidated. After that, the catalytic enhancement and selective recognization mechanisms of univariate and multivariate MOFs toward the targets that is closely related to human health were studied. The mechanisms for the remarkable improvement of sensitivity and selectivity of electrochemical detection were explained. As a result, highly sensitive and selective electrochemical determination methods were developed, and then used in practical sample analysis. . This work will open a new thought for the preparation of highly sensitive and selective electrochemical sensing materials. It will also provide new methods for the rapid detection of trace environmental pollutants and neurotransmitters. This work is quite important from the points of theory and application. Meanwhile, the obtained catalytic enhancement and selective recognization mechanisms are helpful to construct superior electrochemical sensing systems.

为研发性能优异的新型电化学传感材料,构建高灵敏度、高选择性的电化学检测新体系,课题拟通过调节金属离子的电子层结构以及配体官能团的种类和数量来调控金属有机框架材料(MOFs)的电化学性能,深入研究金属离子和配体种类对MOFs材料的形貌结构、电催化能力、选择性传质识别能力以及界面增强能力的影响规律,阐述二者的构效关系;在此基础上,研究所制备的单组分、多组分MOFs敏感材料对一些与人体健康密切相关的靶标分子的催化增敏和选择性识别机制,阐述显著提高电化学检测灵敏度和选择性的作用机理,建立高灵敏度、高选择性的电化学检测新方法,用于实际样品分析。. 课题将为高灵敏度、高选择性电化学传感材料的研制开创一条新思路,并为痕量环境毒物和神经递质等的快速检测提供新方法,具有重要的理论和现实意义。此外,课题所获得的催化增敏和选择性识别机理有利于构建更优秀的电化学传感体系。

项目摘要

围绕MOFs的形貌调控制备、催化增敏机制及传感应用开展了系统的研究,探究了配体类型、金属种类、制备条件的影响,获得了MOFs显著提高电化学检测灵敏度和选择性的作用机理,建立了污染物、食品有害成分、神经递质等的高灵敏度、高选择性、快速的电化学测量新方法;用于实际样品分析,结果准确。发表通讯作者论文23篇,圆满完成了各项任务。主要成果如下:.配体调控Cu-MOFs的电催化传感活性及分析应用。以Cu2+为中心,不同有机羧酸为配体,通过阴极还原在电极表面原位制备出不同的Cu-MOFs。发现配体对Cu-MOFs的形貌、铜活性位点数、电催化活性、响应面积以及信号增强能力有显著影响。DFT计算和RDE实验表明,不同配体的Cu-MOFs对H2O2的结合能、还原催化活性以及信号增强效应不同, H3BTC制备的Cu-BTC性能更优。该研究表明通过改变配体可以调控Cu-MOFs的催化能力和传感灵敏度与选择性。成果发表在Adv. Func. Mater.等期刊上。.还原电位调控Cu-BTC的催化增敏机制及传感应用。发现不同电位制备的Cu-BTC对NADH的催化氧化活性不同,同时对生物小分子、环境雌激素和偶氮染料的信号增强能力也有较大差异。这说明还原电位可以调控Cu-BTC的形貌、催化能力及传感性能。成果发表在J. Phys. Chem. C、Sensor. Actuat. B-Chem.等期刊上。.基于石墨烯与Cu-MOFs协同增敏的高灵敏电化学传感策略。在石墨烯表面原位复合Cu-MOFs,二者复合后有很强的协同催化增敏效应,为构建高灵敏度电化学传感体系提供了一种新策略。成果发表在Anal. Chem.、Carbon等期刊上。.金属中心调控MOFs的增敏机制及分析应用。发现不同金属中心对M-BTC的形貌、响应面积、电子交换速率和富集能力有显著影响,进而影响电化学传感的灵敏度与选择性。成果发表在Anal. Chim. Acta、Sensors and Actuators B 等期刊上。.基于剥离石墨烯形貌缺陷调控的电化学传感及应用。研究了球磨时间、插层分子、离心速度等对剥离石墨烯的形貌、片层大小、缺陷水平和氧含量的影响,阐述了形貌缺陷与传感灵敏度间的构效关系,建立了环境污染物、神经递质的高灵敏检测新方法。成果发表在Small、Carbon、J. Hazard. Mater.等期刊上。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

祁连山天涝池流域不同植被群落枯落物持水能力及时间动态变化

祁连山天涝池流域不同植被群落枯落物持水能力及时间动态变化

DOI:10.13885/j.issn.0455-2059.2020.06.004
发表时间:2020
2

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

DOI:
发表时间:2016
3

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
4

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
5

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017

吴康兵的其他基金

相似国自然基金

1

新型高灵敏光电化学传感方法研究与应用

批准号:21305063
批准年份:2013
负责人:赵伟伟
学科分类:B0404
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于生物催化的新型高灵敏电化学传感器的构置及应用

批准号:20875076
批准年份:2008
负责人:郑建斌
学科分类:B0402
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
3

多氯联苯光电化学还原型传感器的构筑与高灵敏高选择性响应机制

批准号:21307091
批准年份:2013
负责人:史慧杰
学科分类:B0602
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于过渡金属/石墨烯-碳纳米管复合材料的环境激素高灵敏高选择性电化学传感体系研究

批准号:21365017
批准年份:2013
负责人:郑志祥
学科分类:B0402
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目