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羟基磷灰石(Hydroxyapatite, HAp)是动物体牙齿、骨骼等硬组织的主要成分。人造的羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性,用其作为人体骨骼的替代材料已有临床应用。所以利用羟基磷灰石修饰电极用于多巴胺等生物分子和重金属离子的电化学研究具有很大的优势。但是羟基磷灰石较差的导电性严重制约其在修饰电极方面的应用。 室温离子液体(Room temperature ionic liquids, RTILs)是在室温下完全由离子组成的物质,离子液体作为一种绿色溶剂,具有蒸气压几乎不可测到、热稳定性及化学稳定性好、电子传递能力良好、电化学窗口较宽、低毒等优点。近年来,已在电化学、有机合成及分离分析等技术领域迅速成为研究热点。蛋白质(酶)分子在含有BF4?,PF6?,Ntf2?离子的离子液体中可以保持活性,这些离子液体是研究生物分子电化学行为的良好介质。 基于上述情况,本论文主要研究工作为:制备了棒状羟基磷灰石粒子和疏水性离子液体[BMIM]PF6,将两者充分混和研磨成胶状物修饰在电极表面制备成修饰电极,研究了多巴胺、尿酸等生物分子在该修饰电极上的电化学行为;同时以该修饰电极对Cd(Ⅱ)等重金属离子的痕量测定进行了初步研究,拓展了羟基磷灰石在电化学领域的应用。具体内容如下: 1.棒状羟基磷灰石粒子的制备研究 以溴化十六烷基三甲铵为模板,水溶液中反应制备了颗粒均匀的棒状羟基磷灰石,并且用 SEM、XRD、IR、粒度仪等仪器进行表征。研究了 CTAB浓度、煅烧温度、煅烧时间等因素对羟基磷灰石形貌和成分的影响。结果表明,CTAB浓度为0.15 mol/L,煅烧温度为600℃,煅烧时间为两小时条件下制备的羟基磷灰石含量最高且为均匀的棒状结构。 2.羟基磷灰石/离子液体修饰电极的制备及其用于多巴胺的电化学行为研究 以制备的羟基磷灰石和离子液体充分混后合涂覆到玻碳电极表面,制得修饰电极,研究了多巴胺(DA)在该修饰电极表面的电化学行为。结果表明在羟基磷灰石/离子液体复合膜的微环境中,多巴胺与玻碳电极之间的电子传递明显加快,而且多巴胺的氧化峰电位与抗坏血酸(AA)的氧化峰电位相差比较大,测定DA时可以有效消除高浓度的AA的干扰。在0.1 mol/L pH7.0的PBS缓冲溶液中,多巴胺的氧化还原峰电流与其浓度在5.0×10-5-1.0×10-4 mol/L的范围内呈线性关系。并考察了扫速、溶液pH值等因素对多巴胺电化学行为的影响。 3.尿酸在羟基磷灰石/离子液体修饰玻碳电极上的电化学行为及测定 研究了尿酸(UA)在羟基磷灰石/离子液体修饰玻碳电极上的电化学行为及测定,结果表明该修饰电极上的羟基磷灰石/离子液体微环境对UA具有较强的电催化作用,显著增强了其氧化峰电流。采用示差脉冲伏安法对其进行测定,UA和抗坏血酸(AA)的氧化峰电位差约150 mV,AA的干扰可基本消除。UA的氧化峰电流与其浓度在2×10-6-3×10-4 mol/L范围内呈良好的线性关系,相关系数为0.9996,其检出限可达4.0×10-7 mol/L,(S/N=3)。 4.羟基磷灰石/离子液体修饰电极高选择性测定水中痕量镉离子 研究了镉离子在羟基磷灰石/离子液体修饰电极上的电化学行为,发现羟基磷灰石对镉粒子有较好的富集作用,而离子液体则可以使镉离子还原为金属镉,氧化扫描时可以得到镉的灵敏氧化溶出峰。以此为基础建立了一种测定痕量镉离子的新方法,该方法可以较好地避免铅、汞、银等重金属离子的干扰,对镉离子检出限可达2.0×10-8 mol/L,在4.0×10-8-2.2×10-7 mol/L的浓度范围内,氧化溶出峰电流与Cd(Ⅱ)的浓度呈良好的线性关系。