隨著納米科技的迅猛發(fā)展,納米材料的研究已經(jīng)成為當今科學研究的熱點。利用納米材料制備得到的納米生物傳感器與傳統(tǒng)的傳感器相比較,具有響應速度快、靈敏度高、檢測范圍寬、價格低廉、檢測極限低等優(yōu)點,被廣泛應用到生產(chǎn)生活、醫(yī)療、環(huán)境、軍事科技等領(lǐng)域。在納米材料中,作為一種新興功能材料的二維納米薄膜在許多領(lǐng)域都有很好應用前景。本文以氧化鋁模板為基礎,通過真空熱蒸發(fā)、電化學沉積、磁控濺射等方法制備得到二維納米孔薄膜電極,利用SEM、EDS、XRD、TEM等對薄膜的成分、晶體結(jié)構(gòu)、形貌等進行表征,然后通過電化學分析儀研究其電化學傳感性能。具體研究內(nèi)容如下:（1）Cu/Au納米孔陣列薄膜的制備及其電化學傳感性能通過二次陽極氧化技術(shù),在0.3 mol/L草酸45V電壓條件下,制備了高度有序的AAO模板。然后在AAO模板的表面通過直流濺射法沉積一層Au作為導電電極,再利用熱蒸發(fā)鍍膜的方法在鍍金的模板表面沉積一層Cu膜層,去除AAO模板后就得到Cu/Au納米孔陣列薄膜。該薄膜內(nèi)孔直徑約為25 nm,孔的開口直徑約為60 nm,孔中心間距約115 nm,呈六方規(guī)則排列的凹型納米孔結(jié)構(gòu)。然后將納米孔陣列轉(zhuǎn)移至IT... 

【文章來源】：西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖(a)是熱蒸發(fā)鍍膜原理圖，圖(b)是磁控濺射原理圖

第一章緒論5圖1.1圖(a)是熱蒸發(fā)鍍膜原理圖，圖(b)是磁控濺射原理圖(2)電化學沉積法：通過金屬離子或者導電離子在陰極可以得電子而被還原，在氧化鋁模板的通道或表面沉積，進而得到納米結(jié)構(gòu)材料的方法。電化學沉積法也可以同其他方法相結(jié)合，制備出形貌新穎、性能優(yōu)異的納米結(jié)構(gòu)材料。主要步驟為：通過兩次陽極氧化法，制得雙通的氧化鋁模板，根據(jù)所要得到的產(chǎn)品情況，將模板置于磷酸溶液中進行適當擴孔。通過電化學沉積法我們能在氧化鋁模板上分別制得一維、二維納米結(jié)構(gòu)材料，如在模板的背面鍍金，以金膜作為陰極，沉積離子沿著孔道生長，就能得到納米線陣列。在鍍金的時候控制時間，如在模板表面鍍金較少，金膜沒有完全覆蓋氧化鋁模板的通道，得到的就是納米管結(jié)構(gòu)；如金膜完全覆蓋了氧化鋁模板的背面，得到的就是實心納米線陣列。同時通過改變沉積時間、沉積電流、沉積電位等可以制備得到不同納米材料,如合成的Ni納米線[37]、Fe-Cu納米線[38]等。如果在氧化鋁模板的正面鍍金，通過電化學沉積得到的就是納米薄膜材料，如圖1.2所示是在模板上生長的Cu/Au納米薄膜。從圖中可以看出，得到的納米薄膜具有高度有序性，呈六邊形密排列，并且表面上有明顯的起伏，這就使生長的材料與測試溶液的接觸面積得以大大的提高，測試結(jié)果表明，具有起伏結(jié)構(gòu)的比沒有此結(jié)構(gòu)的電極在穩(wěn)定性、靈敏度和探測極限上都有明顯優(yōu)勢。圖1.2模板上生長的Cu/Au薄膜(3)無電沉積法:無電沉積也叫化學鍍，是常見的一種化學沉積方法。即在氧化鋁模

西南大學碩士學位論文6板的孔道內(nèi)進行活化與敏化處理，在模板內(nèi)壁附著一些官能團，從而形成類似“船錨”一樣的結(jié)構(gòu)，使沉積材料在模板的孔道內(nèi)壁優(yōu)先成核生長。(4)溶膠-凝膠法：具有反應物之間在分子水平上被均勻地混合、能均勻摻雜微量元素、合成溫度低、易于反應等優(yōu)點。采用該方法合成的納米材料有ZnO納米線[39]、WO3納米線等[40]。1.5生物傳感器1.5.1生物傳感器簡介社會迅速的發(fā)展，世界開始進入信息時代。單憑感覺器官去感知世界已經(jīng)遠遠不能滿足人們生活需求，為適應這種新情況，傳感器就應運而生。我們的生產(chǎn)生活已經(jīng)離不開傳感器件，不管是在食品、醫(yī)藥還是環(huán)境檢測等方面，因此傳感器件的種類也非常繁多，在使用過程中根據(jù)不同的需要制備不同的傳感器。生物傳感器結(jié)構(gòu)簡單，主要是由分子識別部分和轉(zhuǎn)換部分共同構(gòu)成的一種特殊的傳感器[41,42]。其反應過程如圖1.3所示，生物識別物通過與生物識別元件的相互作用從而產(chǎn)生生物信號，然后生物信號通過轉(zhuǎn)換器成為電信號，最后通過電子裝置系統(tǒng)輸入電腦進行數(shù)據(jù)分析。圖1.3生物傳感器響應流程1.5.2生物傳感器分類生物傳感器作為傳感器中的重要成分，從發(fā)現(xiàn)到至今，已經(jīng)衍生出許多種類，按分子換能器類型可主要分為七大類[43-47]，具體如圖1.4(A)所示；按識別元件也可分為七大類[48-50]，具體如圖1.4(B)所示。圖1.4生物傳感器的類型：(A)圖為按換能器對生物傳感器分類；(B)圖為按分子識別元件對生物傳感器分類

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]碳納米管膜的制備及場發(fā)射特性研究[D]. 樊志琴.鄭州大學 2003

碩士論文
[1]半導體納米材料的制備以及在生物傳感器中的應用[D]. 侯超.杭州電子科技大學 2016
[2]水熱法生長微/納米結(jié)構(gòu)及其電化學性能研究[D]. 楊彩鳳.西南大學 2015
[3]多孔陽極氧化鋁納米模板的制備[D]. 韓婷.南京理工大學 2010



本文編號：2972714