论文总字数：19320字

摘 要

本文采用电化学阻抗谱（ESI）建立了一种对水溶液中的双酚A（BPA）含量的检测方法。使用掺杂了多壁碳纳米管的聚醚砜高分子溶液，以双酚A为模板分子，利用静电纺丝技术在掺硼金刚石（BDD）电极表面修饰了一层具有分子印迹功能的纳米纤维。采用频率响应分析算法(FRA)以及非线性最小二乘法对阻抗谱进行频谱分析，得到了三种不同浓度（4.38x10-6、4.38x10-5、2.2x10-4mol/L）的BPA水溶液在电极表面的电导和电容的变化，采用Cole-Cole模型对所得数据进行拟合得到BPA浓度与阻抗间的关系。通过主成分分析法对电化学过程的等效电路分析，初步分析了修饰后和未修饰的BDD电极的电路参数和电响应的差异。

关键词：分子印迹；阻抗谱；电化学；双酚A

Electrochemical Detection of Molecularly Imprinted Nanofibers Based on Bionic Identification

Abstract

In this work a method was established for the detection of Bisphenol A (BPA) in aqueous solution using electrochemical impedance spectroscopy (ESI). Utilizing Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) doped in polyether sulfone polymer(PES) solution and bisphenol A(BPA) as the template, the sensing surface of boron-doped diamond(BDD) electrode was modified by a layer of molecularly imprinted nanofiber using the electro spinning. The frequency response analysis(FRA) of the impedance spectra was carried out via the frequency response analysis algorithm and the nonlinear least squares method. The conductivity and capacitance of three different concentrations of BPA aqueous(4.38x10^-6、4.38x10^-5、2.2x10^-4mol/L) solution on the surface of the electrode were obtained. The Cole-Cole model was used to observe the relationship between concentration of BPA and the impedance. Equivalent circuit analysis of electrochemical process by principal component analysis (PCA) was used to analyze the difference of circuit parameters and electrical response between modified and unmodified BDD electrodes.

Key words：Molecularly imprinted；Electrochemical impedance spectroscopy；Electrochemistry；Bisphenol A

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 分子印迹技术 1

1.3 修饰电化学简介 2

1.4 电极的修饰 3

1.5 课题的研究目标、研究内容和创新性 3

1.5.1 研究目标 3

1.5.2 研究内容 3

1.5.3 创新性 4

第二章 具有分子印迹功能的纳米纤维修饰电极的制备及其表征 5

2.1 引言 5

2.2 材料与方法 5

2.2.1 材料 5

2.2.2 具有分子印迹功能的复合纳米纤维膜修饰电极的制备 5

2.2.3结合实验 6

2.3结果与讨论 7

2.3.1分子印迹和非分子印迹纳米纤维的表征 7

2.4 小结 10

第三章电化学阻抗谱（EIS）对双酚A（BPA）的检测 11

3.1 引言 11

3.2 材料与方法 11

3.2.1材料 11

3.2.2方法 11

3.3 结果与讨论 12

3.3.1 纳米纤维修饰的BDD电极与未被纳米修饰的电极阻抗谱 12

3.3.2不同浓度的BPA在纳米纤维修饰BDD电极的阻抗响应 14

3.3.3 Cole-Cole方程对阻抗谱数据拟合 15

3.3.4 对纳米纤维修饰BDD电极及裸BDD电极的等效元件主成分分析 16

3.4 本章总结 19

第四章 展望 20

致谢 21

参考文献 22

第一章 绪论

1.1 引言

随着工业生产的高速发展，排放到环境中的化学物质日益增多，环境激素类物质近年备受关注，双酚A（BPA）作为其中的一种，在环境中微量，有时甚至痕量都会对生物界中的任何东西（如人、动物、花、草、树、木等）产生不利影响，如影响内分泌系统，导致身体内环境发生变化；致癌，增加死亡率；影响生殖系统，使得某些动植物濒临灭绝；影响神经系统，使人类出现各种痛苦无法治愈的疾病。

环境中BPA的分布比较集中，研究起来也就那几个方面。主要集中在水中（地表水、污水）及沉积物（各种垃圾杂质）、大气和灰尘中^[1]。人体暴露BPA主要是各类食品饮料的塑料包装材料，燃烧固体废弃物产生的烟雾以及受到污染的各类海产品。

图1-1 BPA结构式

现有检测方法或多或少存在着问题，例如仪器设备昂贵、前处理繁琐等。既不能满足我们做研究的最初目的，即快速、科学地检测样品，又不能满足我们需要大批量样品的要求。如以高效液相色谱（HPLC）法为代表的仪器分析法流程比较复杂、分析技术成本昂贵，且需要专业技术人员操作，无法实现在线连续检测，其应用受到很大限制。常用的酶联免疫（ELISA）法操作方便、检测快速，样品不需浓缩处理适合于大批量样品筛选，但该法需要针对不同农药/雌激素开发对应的抗体；由于BPA分子量较小，其抗体开发存在一定的难度，而且抗体本身也存在稳定性差等问题，影响了该检测方法的特异性和稳定性，大大阻碍了ELISA法在农残方面的检测。综上所述，现有技术存在大量的局限性。在高效、快速检测小分子目标物上不能满足当今科学发展的迫切要求。

政府部门这几年极大关注各类环境的安全问题，通过建立健全质量安全法律法规，加快标准化、检验检测、认证等保障体系建设，加强生产环境治理，开展科研与技术推广以及国际交流合作。尽管一系列措施被提上日程，但检测手段尚且不十分完善。因此对BPA进行快速微量的检测具有重要意义。

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