电化学-单壁碳纳米管场效应管传感器对痕量多氯联苯的快速检测研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61102013
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    28.0万
  • 负责人：
    陈星
  • 依托单位：
    中国科学院合肥物质科学研究院
  • 学科分类：
    F0123.敏感电子学与传感器
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

持久性有机污染物(POPs)是目前面临的环境安全重大问题之一，多氯联苯（PCBs）是其中主要的一大类。由于PCBs具有很强的稳定性，在常规电解液体系中不易发生电化学还原脱氯反应，同时，还难以直接与场效应管沟道材料之间发生电荷转移，制约了直接采用电化学或电学方法实现对痕量PCBs的快速检测。本项目将构筑电化学-单壁碳纳米管场效应管传感器件，通过对宽电化学电位窗口离子液体中PCBs的电化学还原脱氯过程及单壁碳纳米管场效应管对其还原脱氯产物的电学响应信号的研究，揭示PCBs在离子液体中扩散动力学与电化学过程的竞争反应对PCBs电化学信号的影响规律，阐明PCBs还原脱氯产物与场效应管沟道纳米材料之间的作用机制，建立电化学信号和场效应管电学信号之间的耦合关系，实现对痕量PCBs的快速检测。预期研究成果为痕量PCBs快速检测提供新思路和理论依据，在POPs检测和治理方面具有重要的科学意义和应用前景。

结项摘要

本项目主要发展了多种基于“主客体识别”与“电荷传递抑制”策略的分析痕量含氯有机污染物的电化学或电学方法,此外，还构筑了用于检测环境污染物的多种纳米材料修饰电化学电极界面。代表性研究结果包括：.（1）离子液体-碳纳米管复合物电化学体系对有机污染物的阻抗法分析。研究了不同处理多壁碳纳米管与有机污染物之间的相互作用对电化学阻抗信号响应，结果表明酸化处理后的多壁碳管与离子液体的复合物检测四氯苯的灵敏度是未处理多壁碳管的2倍，检测限更低，达到0.05 μM。.（2）环糊精修饰不同尺度金丝电极对水中PCB-77的阻抗法分析。基于环糊精与客体有机物分子之间的尺寸匹配效应，构筑了巯基-β-环糊精修饰的电化学电极界面，实现对溶液中的PCB-77的高效捕获。采用交流阻抗法使用纳电极和微电极对PCB-77进行定量检测可以得到比常规电极更高的灵敏度和检测限：微电极检测范围2~32 pM，灵敏度为6.92 kΩ/log pM，检测范围0.249 pM；纳电极检测范围在2~16 fM，灵敏度为14.2 kΩ/log fM，检测限为0.209 fM。.（3）基于纳米间隙电极的PCBs电学分析方法。制作了金纳米颗粒调控的纳米间隙电极多氯联苯传感器，其中利用环糊精分子空腔对于多氯联苯的捕获作用。该器件检测灵敏度高，五种常见的PCBs的检测浓度低至1 nM，并对所测有机分子的介电性能和分子体积有较高选择性。.（4）金/石墨烯纳米复合材料修饰电化学电极检测TNT。采用绿色、简单的紫外辐照的方式制备了金/石墨烯纳米复合材料。负载金纳米颗粒后能够增加氧化石墨烯的导电性及电化学活性面积，金/石墨烯纳米复合材料修饰电极对TNT具有良好的电化学响应，在电化学传感器应用方面存在很大的潜力。.（5)构筑了多个纳米材料修饰电化学电极界面对重金属离子的检测。其中包括聚吡咯/还原石墨烯复合材料修饰电极镀汞膜检测Pb（II）、氧化锡管中管结构纳米材料修饰电极检测重金属离子等。.本项目的研究成果为环境污染物，特别是痕量PCBs 快速检测提供新思路和理论依据，在环境安全保障方面具有重要的借鉴作用。本项目执行过程中，在AC, Small, EC等杂志上累计发表论文12篇，协助培养硕士研究生2名。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Robust electrochemical analysis of As(III) integrating with interference tests: A case study in groundwater
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  • DOI：
    10.1016/j.jhazmat.2014.05.094
  • 发表时间：
    2014-08-15
  • 期刊：
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子：
    13.6
  • 作者：
    Liu, Zhong-Gang;Chen, Xing;Huang, Xing-Jiu
  • 通讯作者：
    Huang, Xing-Jiu
Well-arranged porous Co3O4 microsheets for electrochemistry of Pb(II) revealed by stripping voltammetry
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2013-05-01
  • 期刊：
    ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS
  • 影响因子：
    5.4
  • 作者：
    Liu, Zhong-Gang;Chen, Xing;Huang, Xing-Jiu
  • 通讯作者：
    Huang, Xing-Jiu
Facet-Dependent Stripping Behavior of Cu2O Microcrystals Toward Lead Ions: A Rational Design for the Determination of Lead Ions
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  • DOI：
    10.1002/smll.201402146
  • 发表时间：
    2015-06-03
  • 期刊：
    SMALL
  • 影响因子：
    13.3
  • 作者：
    Liu, Zhong-Gang;Sun, Yu-Feng;Yu, Shu-Hong
  • 通讯作者：
    Yu, Shu-Hong
A cation trap for anodic stripping voltammetry: NH3-plasma treated carbon nanotubes for adsorption and detection of metal ions
用于阳极溶出伏安法的阳离子捕获器：NH3等离子体处理的碳纳米管用于吸附和检测金属离子
  • DOI：
    10.1016/j.aca.2012.10.021
  • 发表时间：
    2012-11-28
  • 期刊：
    ANALYTICA CHIMICA ACTA
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Wei, Yan;Yang, Ran;Huang, Xing-Jiu
  • 通讯作者：
    Huang, Xing-Jiu
UV irradiation synthesis of an Au-graphene nanocomposite with enhanced electrochemical sensing properties
紫外辐射合成具有增强电化学传感性能的金-石墨烯纳米复合材料
  • DOI：
    10.1039/c3ta11155e
  • 发表时间：
    2013-01-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    Wang, Ping;Liu, Zhong-Gang;Huang, Xing-Jiu
  • 通讯作者：
    Huang, Xing-Jiu

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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