基于多種新型納米復(fù)合材料的電化學(xué)生物傳感器構(gòu)建及應(yīng)用研究.pdf

1、傳感器作為人類感官的延伸被廣泛地應(yīng)用，獲得了迅速的發(fā)展。電化學(xué)生物傳感器具有制備簡單、靈敏度高、便于微型化等優(yōu)點是傳感器大軍中的一支中堅力量?；瘜W(xué)修飾電極是各種電化學(xué)傳感技術(shù)的基礎(chǔ)。納米材料由于具有量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等表現(xiàn)出一系列獨特的力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)及催化性能，被廣泛應(yīng)用于電極修飾。納米材料與其他材料形成的復(fù)合材料既可以取得兩種材料的優(yōu)點，又可以克服其各自的缺點產(chǎn)生協(xié)同效果，在電極修飾方面有很好

2、的應(yīng)用前景。本論文將幾種基于碳納米管和石墨烯的新型納米復(fù)合材料用于電極表面修飾，構(gòu)建了多個電化學(xué)生物傳感器并應(yīng)用于生物分析，主要的研究內(nèi)容包括：
　?。?）采用直流電場輔助濕化學(xué)法，同時在Thionine和AUT兩種固定介質(zhì)自組裝金基底表面垂直有序的固定了少壁碳納米管陣列，并對制備的兩種FWCNTs陣列進行了原子力顯微鏡、拉曼光譜、X-射線光電子能譜和循環(huán)伏安電化學(xué)表征。獲得的 p-FWCNTs/AUT/Au和 p-FWCNT/T

3、hionine/Au陣列中FWCNTs的密度、有序度和聚集程度都基本相似，但p-FWCNT/Thionine/Au陣列具有更好的電化學(xué)性能，用于電極修飾時可以獲得更大的電活性面積。p-FWCNT/Thionine/Au陣列的比表面積大，電子傳遞效率高，碳管帶有功能化羧基，可以作為多種電化學(xué)傳感器構(gòu)建的理想平臺。
　?。?）為了證明這一推論，本論文在p-FWCNT/Thionine/Au陣列上電沉積對H2O2具有很好催化能力的鉑納米

4、顆粒，構(gòu)建了基于PtNPs和p-FWCNTs陣列復(fù)合材料修飾的H2O2無酶電化學(xué)傳感器。構(gòu)建的無酶H2O2電傳感器用于H2O2檢測時具有很高的靈敏度229.7μA mM-1 cm-2，檢測下限為0.37μM(S/N=3)，線性范圍為0.005-2.3 mM。而且傳感器穩(wěn)定性和重復(fù)性好、抗干擾能力強，用于實際樣品檢測時仍對胎牛血清中的H2O2具有高達132.1μA mM-1 cm-2的靈敏度，證明了p-FWCNT/Thionine/Au陣

5、列可以作為無酶電化學(xué)傳感器構(gòu)建的基底平臺。
　?。?）利用聚電解質(zhì)層層自組裝技術(shù)將葡萄糖氧化酶固定在p-FWCNT/Thionine/Au陣列上，構(gòu)建了(PDDA/GOD)8/(PAA/PVS)3/p-FWCNTs/Thionine/Au葡萄糖電化學(xué)生物傳感器。所獲得的傳感器對葡萄糖具有19.01μA mM-1 cm-2的靈敏度，檢測限為11μM(S/N=3)，線性范圍為0.025-7.1 mM，酶促反應(yīng)動力學(xué)的米氏常數(shù)為3.12

6、 mM，其靈敏度和酶促反應(yīng)動力學(xué)都優(yōu)于在未經(jīng)p-FWCNTs陣列修飾的電極表面用層層自組裝技術(shù)構(gòu)建的同類葡萄糖生物傳感器。此外，所制備葡萄糖生物傳感器還具有好的抗干擾能力、重復(fù)性和穩(wěn)定性，用于實際血清樣品中葡萄糖濃度檢測時也有很好的響應(yīng)能力，證明了p-FWCNT/Thionine/Au陣列也可以作為有酶電化學(xué)傳感器構(gòu)建的良好平臺。
　?。?）在化學(xué)法還原氧化石墨烯的過程中用β-環(huán)糊精對其進行功能化和分散， TEM、XRD和電化學(xué)表

7、征結(jié)果證明獲得的β-環(huán)糊精功能化還原型氧化石墨烯還原程度高，分散性好，電化學(xué)性質(zhì)優(yōu)異。負載AuNPs后修飾玻碳電極構(gòu)建葡萄糖電化學(xué)傳感器，同時用電化學(xué)還原法在玻碳電極表面制備同樣含有金、β-環(huán)糊精和石墨烯的復(fù)合材料構(gòu)建葡萄糖傳感器，對兩種方法制備的傳感器性能進行比較性研究，結(jié)果證實電沉積法在制備化學(xué)修飾電極中具有一定優(yōu)勢，所獲得的葡萄糖傳感器的靈敏度為35.96μA mM-1 cm-2，檢測限為11.92μM(S/N=3)，線性范圍為0

8、.004-0.492 mM。
　?。?）通過一種改良的化學(xué)沉淀法合成了電化學(xué)性質(zhì)更優(yōu)異的花團狀α-Ni(OH)2，并進行了SEM、TEM和XRD表征。在其上包裹AuNPs改善導(dǎo)電性與β-環(huán)糊精功能化石墨烯一起制備AuNPs@f-α-Ni(OH)2/β-rGO雜化的納米復(fù)合材料修飾玻碳電極構(gòu)建葡萄糖電化學(xué)傳感器，所獲得傳感器對葡萄糖具有極高的響應(yīng)能力，靈敏度為72.94μA mM-1 cm-2，檢測限為11.75μM(S/N=3)，