電子聚合物基酶電極生物傳感器的研究.pdf

1、隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)和人類(lèi)可持續(xù)性發(fā)展的需要，對(duì)各種能監(jiān)測(cè)環(huán)境中有毒有害物的傳感器的需求越來(lái)越大。因此，開(kāi)發(fā)和研究出新的性能更好、更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的傳感器來(lái)滿足社會(huì)不斷增長(zhǎng)的需要是廣大的研究工作者義不容辭的責(zé)任。 本文從研制有機(jī)磷毒劑(神經(jīng)性毒劑的模擬劑)傳感器的三個(gè)方面一敏感材料、器件結(jié)構(gòu)、敏感特性及工作原理出發(fā)，設(shè)計(jì)了三種不同結(jié)構(gòu)的器件；同時(shí)利用導(dǎo)電聚合物對(duì)電信號(hào)的變化非常敏感的特點(diǎn)，創(chuàng)新性的將其與生物敏感的酶結(jié)合在一起用作生

2、化戰(zhàn)劑的敏感材料，通過(guò)自行設(shè)計(jì)制作的壓電晶體傳感器、離子敏傳感器陣列、H<'+>離子敏的電荷流動(dòng)型場(chǎng)效應(yīng)管等傳感器，把其中的生物反應(yīng)信號(hào)、化學(xué)反應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)而讀取出來(lái)。不僅在材料新穎性方面和器件的設(shè)計(jì)和制作方面都有自己的獨(dú)特之處，而且在敏感膜的制備和材料的敏感機(jī)理等方面都有新的獨(dú)到的發(fā)現(xiàn)。本論文主要涉及的研究?jī)?nèi)容包括如下幾個(gè)方面： (1)采用化學(xué)方法和電化學(xué)方法制備了電子聚合物(PEDOT)和電子聚合物酶膜。發(fā)現(xiàn)化學(xué)方法制

3、備的網(wǎng)孔狀PEDOT膜具有較高的電導(dǎo)率；而采用電化學(xué)方法制備的PEDOT膽堿氧化酶(ChOx)膜具有更好的活性和不同于PEDOT膜的特征吸收波長(zhǎng)，并找到了所制備的PEDOT/ChOx膜對(duì)底物膽堿的線性響應(yīng)范圍從1.0 ppm到51 ppm。 (2)基于傳統(tǒng)的離子敏器件(ISFET)的基礎(chǔ)上，首次設(shè)計(jì)和制作出了陣列型的離子敏場(chǎng)效應(yīng)管傳感器，優(yōu)化出化學(xué)方法制備的適宜于工SFET傳感器應(yīng)用的導(dǎo)電聚合物PEDOT膜和PEDOT固定化的膽

4、堿酯酶膜。制備出了PEDOT固定化的膽堿酯酶場(chǎng)效應(yīng)管傳感器，搭建了一種能用ENFET傳感器進(jìn)行敵敵畏(DDVP)檢測(cè)的測(cè)試系統(tǒng)，并對(duì)這種ENFET傳感器的工作原理和敏感特性進(jìn)行了一系列研究。 (3)基于傳統(tǒng)的離子敏器件(ISFET)的基礎(chǔ)上，首次自行設(shè)計(jì)和制作了陣列型的H<'+>離子敏的電荷流動(dòng)型場(chǎng)效應(yīng)管，通過(guò)在開(kāi)槽敏感柵上電化學(xué)沉積電子聚合物PEDOT薄膜，來(lái)檢測(cè)對(duì)H<'+>的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)這種H<'+>離子敏的電荷流動(dòng)型場(chǎng)效應(yīng)管

5、對(duì)H<'+>離子的靈敏度高達(dá)0.955V/pH。并對(duì)其這種敏感機(jī)理進(jìn)行了探討。 (4)首次采用自組裝的方法在壓電晶體的銀電極表面組裝了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的丁酰膽堿酯酶(BuChE)膜，對(duì)這種酶膜的特性用光電子能譜的方法進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)酶的組裝給膜帶來(lái)了生物活性，并且找到了這種膜對(duì)敵百蟲(chóng)的線性響應(yīng)范圍從4.25 ppm到21.25 ppm。 (5)首次自行設(shè)計(jì)和制作了具有不同電極面積的壓電晶體傳感器，通過(guò)沉積具有不同