聚吡咯納米電極電化學(xué)生物傳感器的研究.pdf

1、本論文對導(dǎo)電聚合物在納米材料領(lǐng)域的應(yīng)用、聚吡咯納米復(fù)合材料電化學(xué)生物傳感器的研究進(jìn)展進(jìn)行了較為細(xì)致的綜述，在此基礎(chǔ)上，開展了以導(dǎo)電聚吡咯及過氧化聚吡咯和金屬納米復(fù)合材料為體系的系列納米電極電化學(xué)傳感器的研制、表征與應(yīng)用研究。主要借助掃描電鏡、X-射線光電子能譜及X-射線粉末衍射等表面分析技術(shù)以及各種電化學(xué)手段，對電極表面構(gòu)筑的納米結(jié)構(gòu)及其傳感性能進(jìn)行了研究與表征，并應(yīng)用于燃料電池(包括甲醇、乙醇、甲醛和O<,2>)、單胺類神經(jīng)遞質(zhì)(包括

2、多巴胺、腎上腺素和5-羥色胺)以及其它一些重要的生物活性物質(zhì)(包括抗壞血酸、尿酸、葡萄糖、還原型輔酶煙酰胺腺嘌呤二核苷酸、肼、羥胺和NO<,2><'->)的電化學(xué)催化與傳感測定。詳細(xì)內(nèi)容包括如下： 以無模板直接電化學(xué)法在玻碳電極(GFCE)表面制備聚吡咯(PPy)納米線，得到PPy/GCE。在PPy/GCE上電化學(xué)沉積Pt，制備了100 nm大小的Pt納米簇嵌入在PPy納米線中的多孔結(jié)構(gòu)復(fù)合膜修飾電極，PPy-Pt/GCE。研究

3、發(fā)現(xiàn)，PPy-Pt/GCE對甲醇、乙醇、甲醛、O<,2>和NO<,2><'->都有很高的電化學(xué)催化性能，可望用于制作高靈敏的氧傳感器、NO<,2><'->傳感器和高效的氫．氧燃料電池電極。該電極對甲醇的催化氧化，最大電流密度達(dá)17.8 mA/cm<'2>，比Pt/GCE提高50％，而且抗CO<,ads>中毒能力也大大提高。在H<,2>SO<,4>溶液中對O<,2>的催化還原，電流密度達(dá)1.3 mA/cm<'2>，還原電位在0.518 V

4、，與Pt/GCE相比，顯著提高了催化性能。 進(jìn)而，以PPy-Pt/GCE為基底，利用循環(huán)伏安法聚合鄰氨基苯酚(OAP)共沉積葡萄糖氧化酶(GOD)，制備了葡萄糖傳感器(POAP-GOD/PPy-Pt/GCE)。該傳感器具有十分優(yōu)異的生物響應(yīng)特性，響應(yīng)時(shí)間約7 s，檢測限為4.5×10<'-7>mol/L，米氏常數(shù)為23.9 mmol/L，酶催化反應(yīng)的表觀活化能為25.9 kJ/mol，最大響應(yīng)電流密度達(dá)378 μA/cm<'2>

5、。由于采用PPy-Pt和POAP-GOD雙層納米復(fù)合膜結(jié)構(gòu)，很好地保持了酶的活性，具有良好的靈敏度、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，能夠完全消除抗壞血酸、尿酸和對乙酰氨基酚的干擾。 在PPy/GCE上，電化學(xué)沉積Au，得到了15 nm大小的Au納米粒子均勻地分散在PPy納米線上的Au/PPy納米復(fù)合膜修飾電極，Au/PPy/GCE。該納米電極對肼、羥胺和NO<,2><'->都有顯著的電催化氧化作用，線性響應(yīng)范圍寬，靈敏度高，檢測限低，可用于這三

6、種物質(zhì)的傳感分析。 將PPy/GCE在NaOH溶液中過氧化處理得到了過氧化聚吡咯膜修飾電極，PPyox/GCE。以PPyox膜為模板電化學(xué)沉積Au，得到了Au納米陣列電極，nano-Au/PPyox/GCE。以腎上腺素(EP)、多巴胺(DA)、5-羥色胺(5-HT)和尿酸(UA)為分析對象，研究了修飾電極的伏安傳感性能，發(fā)現(xiàn)納米Au和PPyox膜的協(xié)同效應(yīng)，使修飾電極對EP、DA、5-HT和UA有較高的電流靈敏度和選擇性，對AA