手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

新型离子液体电化学性能及在生物传感器中的应用研究

蔡燕

  改进离子液体制备方法,采用程序升温等新工艺,制备出了1-丁基-2,3-二甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)亚胺(butyl-DMimTFSI)、1-戊基-2,3-二甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)亚胺(amyl-DMimTFSI)、1-正辛基-2,3-二甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)亚胺(octyl- DMimTF SI)、1-异辛基-2,3-二甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)亚胺(isooctyl-DMimTFSI)、1-癸基-2,3-二甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)亚胺(decyl-DMimTFSI)五种新型离子液体。然后,对产品进行纯化、结构表征和物理性质研究。红外和氢核磁谱分析结果与离子液体的分子结构相一致,离子液体易溶于丙酮、甲醇和乙腈,不溶于水、甲苯和四氯化碳。此外,我们测定了这五种离子液体25℃下的密度和黏度分别为1.68、1.62、1.53、1.59、1.48 g/cm3和100.6、116.2、134.6、207.8、189.1 cP,结果发现离子液体的密度随咪唑阳离子侧链上取代基碳原子数的增加和支链化而降低,黏度随咪唑阳离子侧链上取代基碳原子数的增加和支链化而增大。与六氟磷酸盐为阴离子的离子液体相比,双(三氟甲基磺酰)亚胺的离子液体具有更低的黏度和良好的热稳定性。 分别采用铂黑复合电极和线性电位扫描法测定25℃下离子液体的电导率和电化学窗口,butyl-DMimTFSI、amyl-DMimTFSI、octyl- DMimTFSI、isooctyl-DMimTFSI、decyl- DMim TFSI的电导率分别为3320μs/cm、2380μs/cm、1400μs/cm、880μs/cm和940μs/cm,电化学窗口都在5V以上,结果表明它们拥有比传统的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体更高的导电率和更宽的电化学窗口。另外,我们还发现电导率受黏度的影响很大,电导率随着黏度的增加而减小。 采用电池模型来模拟离子液体在免疫生物传感器真实的工作环境,通过120次动态循环测试、循环伏安测试和交流阻抗测试来考察离子液体的循环稳定性和电极传导性。电池首次充放电测试结果表明butyl-DMimTFSI和amyl-DMimTFSI的电极传导性明显优于其它三种离子液体,它们的放电容量分别达到145和152.6 mAh/g;120次动态循环后的循环伏安测试进一步揭示了amyl-DMimTFSI的循环稳定性。butyl-DMimTFSI、amyl-D MimTFSI、octyl-DMimTFSI、isooctyl-DMimTFSI、decyl-DMimTFSI第1次和第120次循环后的交流阻抗值分别是1223(?)、1510 (?)、2775 (?)、12300 (?)、3127 (?)和2020 (?)、1890 (?)、4380 (?)、12258 (?)、4258 (?),分析结果表明amyl-DMimTFSI具有最快的电子传导能力。因此amyl-DMimTFSI离子液体具有最优的电化学性能。另外,体系密闭的工作环境保证了测试更加准确地进行。 以离子液体amyl-DMimTFSI(IL)、壳聚糖(CS)、石墨烯(G)和二茂铁(Fc)为电极修饰材料构建呕吐毒素免疫传感器Ab/IL-CS-G-Fc-GCE,利用循环伏安和交流阻抗方法考察此传感器的性能,结果表明由于IL和G的协同效应,该传感器具有低的检出限(0.0003 ng/ mL, S/N=3),长期的稳定性(5周)和良好的再生性(n=10,RSD=3.5%)。当呕吐毒素的浓度在0.001~0.3 ng/mL之间,免疫前后电子转移阻抗增加值(△Ret)与呕吐毒素浓度(C)符合线性关系:△R et (K(?)) = 1.0061+66.127C (ng/mL),相关系数r = 0.9909。该方法具有高的灵敏度、好的选择性和长期的稳定性,已成功地应用于各种啤酒中超痕量呕吐毒素的测定,加标回收率在97.8%~101.5%之间,为生物传感器在食品安全和检测领域奠定了良好的基础。……   
[关键词]:1-烷基-2;3-二甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)亚胺;离子液体;电化学性能;呕吐毒素;生物传感器
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:江南大学2011年
App内打开