基于表面增强三维纳米阵列环境激素电化学传感器研究

为研发新型敏感材料、克服现有环境激素传感器灵敏度低、响应时间长、稳定性和重现性差等不足，本课题利用模板分子的界面定向作用，现场原位制备Pt、Pd等三维纳米阵列新型敏感材料。研究三维纳米阵列与二维纳米薄膜传质方式、电场分布、电子交换途径等方面的本质差异，探求三维纳米阵列电极特殊的表面增强效应、多维传质效应、电催化以及加速界面电子转移等敏感新特性，获取三维纳米阵列显著改善电化学传感器性能的作用机理。在此基础上，以环境激素为检测对象，研究它们在三维纳米阵列电极上的响应机理、信号转换机制及其影响规律，研发出快速、灵敏、适合现场检测的环境激素纳米电化学传感器。. 本课题将在新型纳米敏感材料的制备和研究方面开创一条新思路，所获得的敏感机理和制备技术有利于构筑更加广泛的纳米电化学传感器。同时，为环境污染物的监测提供新技术、新方法，对保护生态环境具有重要的现实意义。

环境激素是指由于人类生产、生活而释放到环境中，能够像激素一样影响人体内分泌功能的物质。研究证实，环境激素已对生态环境、人类健康造成巨大的危害。因此，研发快速、灵敏、适合现场监测的环境激素传感器及检测新方法非常重要。目前，环境激素的检测主要采用色谱、色－质联用，需要使用大型复杂的仪器设备，能耗高，样品预处理复杂，分析时间长，很难进行现场、快速检测，不利于城乡普遍推广。与之不同的是，电化学传感器具备灵敏、快速、低能耗、低成本、易自动控制、适合现场分析等特点，因而备受青睐，应用日趋广泛。目前，电化学传感器用于环境激素的检测虽有报道，但还存在许多缺陷，离现场快速检测还有很长的距离。为此，必须研发高灵敏度的新型环境激素敏感材料，本课题通过无皂微乳聚合反应合成了不同粒径单分散的聚苯乙烯微球，利用加速垂直沉积方法在玻碳电极表面自组装成胶体晶体模版，然后通过电沉积方法在模版间隙中填充聚L-半胱胺酸，聚L-半胱氨酸/铜，聚2-氨基-5-巯基噻二唑等纳米材料。利用制备好的三维有序大孔薄膜修饰电极对环境激素如对氯苯酚等进行了电化学检测，研究结果表明修饰电极对酚类等环境激素检测限低，线性范围宽，重现性好。该修饰电极良好的电化学性能与其三维有序结构和巨大的表面积有关. 本研究工作将有利于构筑更加广泛的纳米电化学传感器。同时，本课题将为环境激素的快速、灵敏、现场检测提供新原理、新器件，对保护生态环境，预防某些重大疾病的发生，实现人与自然的和谐具有重要的现实意义