《化学文献检索与利用》实习报告材料书.docx
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《化学文献检索与利用》实习报告材料书
2012年化材学院2010级__材料化学__专业
《化学文献检索与利用》实习报告书
姓名
王宁
学号
100904075
专业
材料化学
导师签名
成绩
百分制
总成绩
百分制
任课教师
焦莉娟
成绩
百分制
一、课题基本情况
中文题名
基于纳米材料的电化学传感器对环境污染物的吸附和测定
英文题目
electrochemicalsensorbasedonnanometermaterialsforadsorptionanddeterminationofenvironmentalpollutants
中文关键词
纳米材料、电化学、传感器、环境污染物
英文关键词
Nanometermaterials、ElectrochemicalSensor、Environmentalpollutants
学科分类
电化学分析
中图分类号
O65
课题研究的目的与意义：
近年来，纳米材料在电化学传感器领域的研究已成为前沿性的内容。
纳米材料具备优异的物理、化学、电催化等性能，加之其量子尺寸效应和表面效应，可将传感器的性能提高到一个新的水平。
基于纳米材料的电化学传感器呈现出体积更小、速度更快、检测灵敏度更高和可靠性更好等优异性能。
运用纳米材料的电化学传感器对环境中污染物进行吸附和测定，具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、可在复杂体系中进行在线连续监测等优点，特别是高度自动化、微型化与集成化的特点，使其具有重要的研究价值。
二、文献检索（检索策略、检索工具、检索结果等）
中文手工检索
检索工具
中文检索图书
检索途径
主题检索
检索方法
倒查法
检索结果
题录信息
8条
参照《全国报刊索引》著录格式
[1]1009790203纳米材料构建的电化学生物传感器及其应用研究进展/颜妍（南京师范大学210097）；王正武，赵波等//化学与材料科学学院，（江苏南京）.2011,（5）-0041-05
[2]1004495711纳米材料在电化学生物传感器及生物电分析领域中的应用/蒋文（西南大学400715）；袁若等//化学化工学院，（重庆）.2011,（11）－1200－07
[3]1006347103分子印迹电化学传感器的制备及其对啶虫脒的响应特性/刘斌（华侨大学材料科学与工程学院，福建厦门361021）;黄咏星，连惠婷，吴红梅等//华侨大学材料科学与工程学院，（福建厦门）.2011,（8）-0323-06
[4]1004495711基于纳米材料电化学生物传感器的研究进展/王宗花（青岛大学266071）;郭新美，夏建飞，张菲菲，夏延致，李延辉等//纤维新材料与现代纺织实验室国家重点实验室培育基地，（山东青岛）.2011,（11）1216－08
[5]110200623分子印记技术及其应用/王颖（中国农业大学理学院，100193）；李楠//化工进展（北京）.—2012,29（12）.—2315—2323
[6]1005998901基于纳米粒子吸附的电化学生物传感器快速检测茶汤中的有机磷/刘淑娟（湖南省农业科学院410125）;谭正初，钟兴刚，李彦等//湖南省农业科学院茶叶研究所,（长沙）.2012,
（1）.-0283-05
[7]1001402004介孔材料在电化学生物传感器中的应用进展/申宇阳（中国科学院100049）;刘薇等//研究生院化学与化学工程学院，（北京）.2012,（4）-0490-06
[8]1001402005纳米材料在电化学生物传感器中的应用及纳米仿生界面的构建/王学亮（菏泽学院274015）；郁章玉，焦 奎等//化学与化工系，（菏泽）.2012,（5）—0621—08
外文手工检索
检索工具
外文检索图书
检索途径
主题途径
检索方法
顺查法
检索结果
题录信息
3条
参照CA著录格式
[1]127:
312380hElectrochemicalbehaviorofo-phenylendediamine.Berchmans,sheela;vijayavalli,R.
中文计算机检索
检索工具
中国知网、万方数据
检索途径
关键词索引、主题索引
检索方法
倒查法
检索结果
题录信息
8条
示例：
[1]游春苹，任婧，艾连中，孙克杰.基于纳米材料的电化学传感器在乳品安全中的应用[J].农业科学，2012，40（6）:
269－272．（来源：
中国知网，
[2]颜妍，王正武，赵波.纳米材料构建的电化学生物传感器及其应用研究进展[J].化学与材料科学学院,2011,03:
41-05.（来源：
中国知网，
[3]齐玉冰,刘瑛,宋启军.碳纳米管修饰电极分子印迹传感器快速测定沙丁胺醇[J].化学与材料工程，2010,30（12）：
39-53（来源：
中国知网，
[4]游春苹，任婧，艾连中，孙克杰.基于纳米材料的电化学传感器在乳品安全中的应用[J].农业科学，2012，40（6）:
269－272．（来源：
中国知网，
[5]刘 艳，陈少珠.新型电聚合交联聚苯胺电化学传感器的研制及其在抗坏血酸测定中的应用[J].化学化工,2012,（5）:
0563-04.（来源：
中国知网，
[6]李成学，张娟琨，蒋树海，张艺，周浩，宋可.心肌肌钙蛋白I的分子印迹电化学生物传感器[J].生物科学，2012，（03）：
0061－06.（来源：
中国知网，
[7]申宇阳，刘薇.介孔材料在电化学生物传感器中的应用进展[J].化学与化学工程,2012,（04）：
0490-06.（来源：
中国知网，
[8]王宗花，郭新美，夏建飞，张菲菲，夏延致，李延辉.基于纳米材料电化学生物传感器的研究进展[J].化学化工与环科学，2011，（11）：
1216－08.（来源：
中国知网，
外文计算机检索
检索工具
RSC、ACS
检索途径
关键词索引
检索方法
顺查法
检索结果
题录信息
8条
示例：
[1]JiongZhang,ShipingSong,LanyongZhang,LihuaWang,HaipingWu,DunPan,andChunhaiFan.Sequence-SpecificDetectionofFemtomolarDNAviaaChronocoulometricDNASensor（CDS）:
EffectsofNanoparticle-MediatedAmplificationandNanoscaleControlofDNAAssemblyatElectrodes[J].J.Am.Chem.Soc.,2006,128（26）,pp8575–8580.DOI:
10.1021/ja061521a（来源：
RSC，http:
//pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/cc/c0cc04390g）
[2]LinZhuo,YanHuang,MingSoonCheng,HianKeeLeeandChee-SengToh.NanoarrayMembraneSenorBasedonaMultilayerDesignForSensingofWaterPollutants[J].Anal.Chem.,2010,82（11）,pp4329–4332.DOI:
10.1021/ac100776p（来源：
ACS，http:
//pubs.acs.org/action/doSearch?
action）
[3]XiaojunChen,SomenathRoy,YanfenPengandZhiqiangGao.ElectricalSensorArrayforPolymeraseChainReaction-FreeMessengerRNAExpressionProfiling[J].Anal.Chem.,2010,82（14）,pp5958–5964.DOI:
10.1021/ac1003135（来源：
ACS，http:
//pubs.acs.org/action/doSearch?
action）
[4]Hong-XiaZhang,An-MinCao,Jin-SongHu,Li-JunWan,andShuit-TongLee.ElectrochemicalSensorforDetectingUltratraceNitroaromaticCompoundsUsingMesoporousSiO2-ModifiedElectrode[J].Anal.Chem.,2006,78（6）,pp1967–1971.DOI:
10.1021/ac051826s（来源：
ACS，http:
//pubs.acs.org/action/doSearch?
action）
[5]R.H.Farahi,A.Passian,L.Tetard,andT.Thundat.CriticalIssuesinSensorScienceToAidFoodandWaterSafety[J].ACSNano,2012,6（6）,pp4548–4556.DOI:
10.1021/nn204999j（来源：
ACS，http:
//pubs.acs.org/action/doSearch?
action）
[6]MahendraD.Shirsat,TapanSarkar,JamesKakoullis,Jr.,NosangV.Myung,BharatanKonnanath,AndreasSpanias,andAshokMulchandani.Porphyrin-FunctionalizedSingle-WalledCarbonNanotubeChemiresistiveSensorArraysforVOCs[J].J.Phys.Chem.C,2012,116（5）,pp3845–3850.DOI:
10.1021/jp210582t（来源：
ACS，http:
//pubs.acs.org/action/doSearch?
action）
[7]EricaS.Forzani,HaiqianZhang,LarryA.Nagahara,IshamshahAmlani,RaymondTsui,andNongjianTao.AConductingPolymerNanojunctionSensorforGlucoseDetection[J].NanoLett.,2004,4（9）,pp1785–1788.DOI:
10.1021/nl049080l（来源：
ACS，http:
//pubs.acs.org/action/doSearch?
action）
[8]JiyeonKim,MeiShen,NikolozNioradze,andShigeruAmemiya.StabilizingNanometerScaleTip-to-SubstrateGapsinScanningElectrochemicalMicroscopyUsinganIsothermalChamberforThermalDriftSuppressionAnal.Chem.,2012,84（8）,pp3489–3492.DOI:
10.1021/ac300564g（来源：
ACS，http:
//pubs.acs.org/action/doSearch?
action）
三、文献综述报告（要求具备学术论文的完整格式，约2000字）
基于纳米材料的电化学传感器对环境污染物的吸附和测定
摘要本文介绍了近年来纳米材料电化学传感器在环境污染物检测中的研究现状，分析了这些传感器中纳米材料修饰电极的特点，重点阐述了纳米材料在环境污染物检测中的重要作用，列举了一些纳米材料电化学传感器在环境污染物检测中的应用。
最后对纳米材料电化学与生物传感器用于环境污染物的检测研究进行了简要评述和展望。
关键词纳米材料；电化学传感器；修饰电极；电化学检测环境中污染物
1引言
纳米材料是尺寸介于原子和宏观物质之间的一类材料，其尺寸一般在1～100nm之间。
纳米材料在20世纪80年代由德国物理学家Gleiter最先发现，自问世以来，受到人们的高度关注，纳米材料科学成为当今最活跃的研究领域之一。
对纳米材料的初期研究主要集中在纳米微粒，逐渐涉及到纳米丝、纳米管、微孔、介孔材料和由上述材料组成的薄膜与块体结构材料，以及一些高级形式的纳米材料，如核壳型纳米材料、复合纳米薄膜及功能化的纳米材料等。
纳米材料以优异的物理化学性质，受到众多传感器研究者的青睐。
环境问题一直广受关注，而有机微污染物是导致环境问题的一个关键因素。
有机微污染物是指对人和生态系统具有直接或间接危害的微量有机污染物，常见的有:
有机磷类和氨基甲酸酯类有机农药杀虫剂、酚类、硝基芳香类、多氯联苯类（PCBs）、有机卤化合物以及多环芳烃类（PAHs）等。
有机微污染物一般可在环境中长期存在，并可长距离迁移，具有致畸性、致癌性和神经毒性［1—6］，而且因其较强的亲脂憎水性，可在生物组织器官内积累并随食物链逐渐放大，部分污染物的分解产物依然具有很强毒性，严重危害人类健康和环境卫生［7］。
常用检测有机微污染物的方法有色谱法、色谱－质谱联用、毛细管电泳、光谱法等［8—14］，这些方法虽然可达到检测的目的，但又不可避免地存在耗时、成本高、仪器复杂难操作、难以在现场及时检测等缺点［15—18］，而且检测前样品须经特殊处理［19］，种种缺陷敦促人们探究新型高效灵敏的检测方法。
相比而言，电化学方法的化学与生物传感器规模小、成本低、灵敏度高、选择性好、响应迅速、易操作，是可用于现场分析的理想技术［16，18，20—24］，因而逐渐被深入研究并应用于污染物检测中。
电化学与生物传感器的灵敏度和选择性主要取决于电极上的敏感材料。
而纳米材料具有传统材料所无法比拟的优异性能，如优异的电子传导性;大的比表面积，高的表面自由能使吸附性能提高，可有效吸附检测物;
表面效应使其具有高的化学活性［22，25，26］等。
基于此，将其应用于电极修饰，制备成纳米材料修饰电极的传感器，这类传感器可以整合纳米材料和电极自身的优良性能，从而取得优异的检测效果，使电极更稳定，检测更快、更灵敏。
本文以有机微污染物的种类为主线，详细阐述了不同纳米材料的电化学传感器对有机微污染物检测的研究现状，分析了相关纳米材料修饰电极的特点，并对该研究方向的发展提出展望。
其测定方法主要有分光光度法［5］、高效液相色谱法［6］、毛细管电泳法［7］、化学发光法［8］、荧光法［9］、流动注射分析法［10］以及电化学方法［11］等。
其中电化学方法设备易得、操作简便且成本低，且无需复杂的前处理，大大缩短了检测时间。
目前检测环境中污染物应用最广泛的电化学方法是化学修饰电极，但传统的修饰电极检测方法灵敏度虽高，却没有特定的选择性，而分子印迹膜则恰好具有对模板分子的高度选择识别性。
电化学聚合法［12］制备的分子印迹膜具有传质较快、膜厚度易控制、成膜均匀等优点。
本研究应用循环伏安电化学聚合技术，以邻苯二胺为单体，制备了分子印迹聚合膜传感器，研究了印迹膜电极的性能，并以K3［Fe（CN）6］为电活性分子探针，由此建立了分子印迹间接分析方法。
2实验部分
2.1仪器与试剂
CHI620C电化学分析仪（上海辰化仪器有限公司）;PH5-3C型精密pH计（上海大中分析仪器厂）;AS2060B型超声波清洗仪;FA1004型电子天平;采用三电极体系:
玻碳电极（GCE，Φ3mm）为工
作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂片电极为辅助电极，邻苯二胺（o-PD）、Na2HPO4、Na2HPO4、KCl、K3［Fe（CN）6］等皆为分析纯，所用水为实验室自制二次蒸馏水。
2.2分子印迹膜传感器的制备
玻碳电极用0.3μmAl2O3悬浊液在麂皮上抛光成镜面后，用水冲洗干净备用。
将预处理后的电极置于
K3［Fe（CN）6］溶液中，在-0.20～+0.60V电位区间内，以60mV/s的扫速扫描1圈至循环伏安曲线稳定为止。
所得循环伏安图中的峰电位相差75mv以下，即可。
将处理好的玻碳电极放在二次蒸馏水中浸泡。
备用。
将三电极体系置于含0.01mol/L邻苯二胺、0.01mol/L2,4-D及3mlNa2HPO4-NaH2PO4（pH=6.2）缓冲溶液中，在-1.0～1.0V电位范围内进行循环伏安扫描20圈，扫描速度为60mV/s。
放入K3［Fe（CN）6］溶液中响应。
再将印迹膜电极置于无水乙醇中浸泡20min，以除去聚邻苯二胺印迹膜中的模板分子，即得到2,4-D分子印迹膜电极。
除不加模板分子2,4-D外，非印迹膜电极的制备步骤与印迹膜电极的制备完全相同。
3结果与讨论
3.1分子印迹电聚合
图1a表示邻苯二胺电聚合过程中典型的循环伏安曲线，图1b则为当模板分子2,4-D存在时玻碳电极上邻苯二胺的电聚合曲线。
由图1a知，第一次扫描时在0.3～0.4V之间可观察到一不可逆的氧化峰，但在第二次扫描时，氧化峰消失，表明电极表面逐渐形成不导电的聚合膜，阻碍了邻苯二胺单体在电极表面的氧化还原反应。
由图1a和1b相比较可知，在含有和不含扑热息痛时邻苯二胺的电聚合曲线没有明显区别，表明在印迹电聚合膜形成过程中，2,4-D在此电位区间未发生电化学反应，因而没有干扰邻苯二胺的电聚合。
图1邻苯二胺在不含（a）2,4-D和含（b）2,4-D时的电聚合曲线
3.2分子印迹膜的性质
图2为不同电极在K3［Fe（CN）6］溶液中的循环伏安曲线，由图2可知，除去模板分子后K3［Fe（CN）6］在的印迹膜电极上的峰电流比在祼玻碳电极上的峰电流小，且非印迹膜修饰电极经无水乙醇浸泡后仍无电化学活性。
该结果表明，聚邻苯二胺膜具有良好的绝缘性，阻碍了电活性物质K3［Fe（CN）6］向电极表面的扩散。
加入模板分子后，溶液中2,4-D分子中的酚羟基与邻苯二胺分子中的氨基形成氢键而相结合，因此2,4-D分子在邻苯二胺电聚合时便嵌入了聚合膜中。
用无水乙醇将模板分子洗脱后，聚合膜中留有一定与2,4-D分子结构相对应的空穴，在一定程度上允许K3［Fe（CN）6］分子到达电极表面而产生相应的电化学响应。
图2不同电极在K3［Fe（CN）6］溶液中的循环伏安图
Fig.2Cyclicvoltammogramsforthreedifferentelectrodesin5mmol/LK3［Fe（CN）6］solutions
（a）BareGCE;（b）GCEmodiiedwithiPPDfilm;（c）GCmodifiedwithnon-imprintedPPDfilm;Scanrate:
100mV/s
3.3支持电解质及扫描速度的选择
比较了不同聚合底液中不同支持电解质对制得的印迹膜电极电活性的影响。
实验结果发现在Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液时制得的印迹膜电极比在HAc-NaAc缓冲溶液中制得的电极更稳定，电活性更高。
邻苯二胺可以在酸性、中性及碱性溶液中电聚合成膜，刘有芹［13］等在不同pH磷酸盐缓冲溶液中循环伏安电聚合邻苯二胺成膜，发现只有在弱酸条件下制备的膜电极才有较高的电催化活性。
而2,4-D在pH为6.2时最稳定，因此实验选择0.20mol/LNa2HPO4-NaH2PO4（pH=6.20）缓冲溶液作为聚合底液的支持电解质。
不同扫描速度下制备的聚合物膜电极性能不同，本文电聚合时选择扫描速度为60mV/s。
3.4模板分子洗脱方法的选择
比较了三种不同的洗脱溶剂对模板分子的洗脱效果，将相同条件下制得的印迹聚合物膜电极分别置于1∶1乙醇溶液、无水乙醇及NaOH溶液中20min以洗脱模板分子。
通过比较洗脱后印迹膜电极在相同浓度K3［Fe（CN）6］溶液中的循环伏安曲线峰电流的高低来判断洗脱效果。
实验结果显示，NaOH溶液去除模板分子效果虽好，但在空白实验中，非印迹电极在NaOH溶液中浸泡后，在K3［Fe（CN）6］溶液中有仍然有较弱的电流响应，证明NaOH溶液对聚邻苯二胺膜的结构有一定影响，而乙醇B∶水=1∶1溶液的去除效果则没有无水乙醇去除效果显著，且无水乙醇对印迹膜的结构无影响，因此本实验选择无水乙醇作为模板分子的洗脱溶剂。
3.5模板分子洗脱时间的影响
模板分子的洗脱时间对测定结果有较大影响，当洗脱时间小于15min时，K3［Fe（CN）6］的峰电流随洗脱时间增加而增大，但是当洗脱时间大于15min时，峰电流不再继续增大，证明此时模板分子已完全去除，因此选择洗脱时间为20min。
3.6富集时间的影响
实验研究了印迹膜电极在同一浓度的2,4-D溶液中富集时间与K3［Fe（CN）6］峰电流的关系。
随着印迹电极在2,4-D溶液中富集时间的增加，K3［Fe（CN）6］的峰电流减小，但当富集时间超过20min后，峰电流基本稳定，因此实验选择将印迹电极在2,4-D溶液中浸泡20min后再进行测定。
3.72,4-D浓度与K3［Fe（CN）6］峰电流的关系
在最优参数组合下，记录印迹膜电极在不同浓度扑热息痛溶液中浸泡后电极在K3［Fe（CN）6］溶液中电流响应曲线。
从图3可以看出，当2,4-D浓度逐渐增大时，K3［Fe（CN）6］溶液的峰电流逐渐减小由于不同电极及同一电极不同次预处理后电极表面电化学活性的存在一定差异，所以实验用相对峰电流ΔI来描述峰电流的变化，ΔI为未加入2,4-D时与加入某一浓度2,4-D时K3［Fe（CN）6］溶液的氧化峰电流之差。
结果表明，K3［Fe（CN）6］的相对峰电流ΔI与2,4-D的浓度在一定范围内呈良好的线性关系。
图3不同浓度2,4-D溶液中富集后印迹膜电极于K3［Fe（CN）6］溶液中的方波伏安曲线
Fig.3ASquarevoltammogramsofparacetamolofdifferentconcentrationin5mmol/LK3［Fe（CN）6］solutionscontaining:
（a）0;（b）2.0×10－6;（c）4.0×10－6;（d）6.0×10－6;（e）8.0×10－6;（f）1.
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