无机层状材料在电化学传感中的应用-分析化学.pdf

第43卷 分析化学 (FENXI HUAXUE)摇 特约来稿 第11期 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2015年11月 ChineseJournal of Analytical Chemistry 1648~1655 DOI:10.11895/j.issn.0253鄄3820.150044 无机层状材料在电化学传感中的应用 1,2 *2 *1 1 1 谢赛丹 摇 刘 洋 摇 吴朝阳 摇 沈国励摇 俞汝勤 1(湖南大学化学化工学院,化学计量和生物传感国家重点实验室,长沙410082) 2(清华大学化学系,生命有机磷化学及化学生物学教育部重点实验室,北京 100084) 摘摇 要摇 无机层状材料具有低维的开放结构和良好的生物兼容性及稳定性,被认为是固载生物分子最有前 景的材料之一,它不仅可以根据固载分子的尺寸调层间距,防止泄露,而且可以有效保护固载分子不受外界影 响。 它还可以促进酶与电极之间的电子转移。 因此,无机层状材料在电化学传感中的具有很大的应用潜力。 本文分别对无机层状材料固载客体分子的方式、不同类型的无机层状材料,包括阳离子型、阴离子型和非离 子型无机层状材料,在电化学传感中的应用进行了综述,并对其应用前景进行了展望。 关键词摇 无机层状材料;电化学传感;酶;评述 1摇 引摇 言 无机层状材料在结构上最明显的特征就是层层叠加,从而形成纵向有序的三维结构,其层板由无机 元素的原子以共价键作用排列而成,而相邻层板间的原子以范德华力和氢键等弱键作用相连,层间距具 有可扩展性,因此层板之间可以发生相互错位平移,层间距离也可以在外界的作用下发生改变,从而使 [1] 得客体分子可通过静电力嵌入层间 。 无机层状材料根据层板所带的电荷不同,可以分为以下阴离子 型层状材料(即层板带正电,层间以阴离子平衡电荷),如水滑石等;阳离子型层状材料(即层板带负电, 层间以阳离子平衡电荷),如蒙脱土、二氧化钛、磷酸氢锆等;非离子型层状材料(即层板不带电),如石 墨、层状双硫属化物、V O 、MoO 等。 2 5 3 电化学传感器是由检测分子识别元件和电化学信号转换元件组成的,具有成本低、操作简单、体积 小、快速、灵敏以及实时和现场检测等优点,在临床诊断、食品分析、生物过程监测、环境监测等方面广泛 应用[2~4]。 根据检测物质种类,电化学传感器可分为离子传感器、气体传感器和生物传感器等。 在构建 生物传感器中,生物分子固定化对其性能的影响至关重要。 传统的固定方法(如交联法、键合法、包埋 法等)容易造成生物分子流失或活性降低,导致生物传感器灵敏度低或者重现性较差等问题[5~7]。 近年 来,纳米材料,如碳纳米管、石墨烯、纳米金等,由于其独特的物理和化学性质,在生物传感器中得到广 [8] 泛关注。 尤其是层状纳米材料,其结构规则、机械性能高、化学稳定及热稳定性好 ,被认为是固载生物 [9] 分子最有前景的材料之一 。 无机层状材料可以根据固载的生物分子的尺寸调整层间距大小,防止生物 [10] 分子泄漏,并且有效保护固载的生物分子不受外界干扰物质影响 。 另外,层状材料的低维结构决定了 其具有开放结构,使各种分子靠近成为可能,有利于有机大分子的插入。 无机层状材料还具备电催化活 性、离子可交换性、良好的生物相容性和稳定性等特点,使得其在电化学生物传感领域具有广阔的应用 前景,与其它纳米材料、聚合物等复合,极大地改善了固载分子的稳定性和活性,提高了传感器的灵敏 度,如今,越来越多的层