金属酞菁共价键功能化石墨烯与光电化学传感器研究

The photoelectrochemical process, an electrochemical process in the light, is the phenomenon of photocurrent change caused by electron transfer between some of the substances and the excited states of photoelectric materials. The photoelectrochemical analysis based on this phenomenon has a great application potential for analytical chemistry because of lower background interference signal.This project aims to develop the metal phthalocyanine covalently functionalized graphene as photoelectric materials for study of new photoelectrochemical sensor. In a certain wavelength of light under the excitation of the metal phthalocyanine covalently functionalized graphene composites electrode to produce the photoelectric bit, the analyte quantitatively affects the formation of the the optical signal(such as potential, current, power, resistance, and capacitance). Then, analytes can be quantitative analysis by this photoelectric method. This paper studies different metal phthalocyanine and graphene linked covalently and assembed on the electrode surface, prepares certain wavelengths of light with the membrane electrode assembly of keen potential response, and that the analyte quantitatively makes the photoelectric bit sensitized or passivated. It also studies sensitive response to the analyte, the electrically active material, the corresponding insulating material on the electrode assembly, the photoelectric bit's forming mechanism, interface charge distribution, the energy changes, mass transfer, reaction and adsorption process. Photoelectrochemical sensors based on metal phthalocyanine covalently functionalized graphene can be used for environmental testing, bioanalytical detection and catalytic oxidation.

以光照为信号激发源、产生的电流为检测对象建立的光电化学分析方法实现了检测时光电信号分离，该方法具有很低的背景干扰信号，是一项非常有前景的分析技术。项目拟开展金属酞箐共价键功能化石墨烯作为光电材料用于新型光电化学传感器研究。在一定波长光的激发下，金属酞菁共价键功能化石墨烯膜电极产生光电位，被测物定量地影响光电信号（电位、电流、电量、电阻和电容等变量）的形成，从而可以用光电法定量分析被测物。通过研究不同金属酞菁共价健功能化石墨烯及其在电极表面的组装，制备出对特定波长光有敏锐电位响应的组装膜电极，被测物将定量地敏化或钝化光电信号，研究对被测物有敏感响应的电活性物质。对检测过程中可能存在的干扰进行评估，并优化检测条件。研究界面电荷分布、能量变化、传质、反应和吸附过程，并系统阐明金属酞菁共价健功能化石墨烯光电信号形成的机理。制备新型光电化学传感器应用于环境污染物检测、生物分析与催化氧化等领域。

光电化学分析是以光照为信号激发源、产生的电流为检测对象建立的分析方法；因为检测时光电信号分离，具有背景干扰信号低的优点，是一项非常有前景的分析技术。项目开展了金属酞箐共价键功能化石墨烯作为光电材料用于新型光电化学传感器研究。研究合成了四氨基镍酞菁共价键氧化石墨烯、四氨基镍酞菁共价键氧化石墨烯负载纳米碲化镉材料、四氨基铜酞菁等材料，并通过在电极表面组装制备出对特定波长光有敏锐电位响应的组装膜电极，被测物定量敏化或钝化光电信号，从而构建了红霉素、硝苯地平、姜黄素等多种药物分子光电化学分析新方法；对电极界面药物分子光电化学信号形成的机理进行了阐述。项目还开展了多种石墨烯掺杂材料修饰电极检测研究等。共发表论文14篇，其中SCI期刊论文11篇；获授权发明专利1项。主要研究内容有：.1）制备了四氨基镍酞菁共价键氧化石墨烯修饰ITO电极，构建了红霉素光电化学传感器。在最优实验条件下，光电流与红霉素浓度在0.40-120.00 μmol·L-1范围内呈现良好的线性关系，检出限为0.08 μmol·L-1。方法成功地用于不同类型商业样品和人体血浆中红霉素的测定。.2）设计了一种四氨基铜酞菁修饰ITO电极的光电化学传感器用于硝苯地平的灵敏测定。在最优实验条件下，硝苯地平浓度在0.25-18.0 μmol L-1范围时，光电流与硝苯地平浓度呈线性关系，检测限0.15 μmol L-1。方法具有良好的选择性、稳定性和再现性。方法用于人血清和片剂中硝苯地平检测，结果满意。.3）制备了四氨基镍酞菁共价键氧化石墨烯负载纳米碲化镉材料，该材料修饰ITO电极具有较好的光电流。姜黄素作为电子受体，能有效淬灭修饰电极的光生电流，据此构建了一种灵敏检测姜黄素的光电化学分析新方法。在最佳实验条件下，光电流变化与姜黄素浓度在0.25-100 μmol·L-1范围具有良好的线性响应，检出限为12.5 nmol·L-1。