發(fā)布時(shí)間：2017-06-22 02:11

  本文關(guān)鍵詞：基于碳布上生長(zhǎng)氧化物納米結(jié)構(gòu)的柔性無酶生物傳感器研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：碳纖維布是一種“外柔內(nèi)剛”的新型碳纖維材料,具有纖維固有的柔軟性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、高導(dǎo)電性和三維的多孔道結(jié)構(gòu)。憑借固有的物理化學(xué)性質(zhì),碳纖維布在多方面領(lǐng)域被廣泛使用,比如,鋰離子電池、傳感器和超級(jí)電容器等,它可直接制備成獨(dú)立電極。由于高比表面積的納米結(jié)構(gòu)陣列和多孔通道的碳纖維布的協(xié)同作用,對(duì)于電化學(xué)性能測(cè)試中的穩(wěn)定性和電子傳輸能力有很大的提高。因此,本文在碳布表面上直接生長(zhǎng)氧化物納米結(jié)構(gòu)來構(gòu)建了新型柔性的無酶電化學(xué)生物傳感器,這也為臨床診斷、食品安全檢測(cè)、環(huán)境污染物檢測(cè)等的復(fù)雜環(huán)境難題提供了一個(gè)科學(xué)方法。本論文以在碳布基底上合成的CuO納米花陣列、MnO2納米棒陣列和MnOOH納米棒陣列為納米材料研究體系,展開納米結(jié)構(gòu)調(diào)控、納米材料表征、新型柔性電化學(xué)生物傳感器件構(gòu)建及其性能等方面的研究。具體的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:(1)基于碳布表面上生長(zhǎng)CuO納米花陣列的柔性無酶葡萄糖傳感器利用水熱法在100℃低溫條件下,首次在碳纖維表面上直接合成CuO納米花陣列(CuO/CFF),其形貌、尺寸、成分和結(jié)構(gòu)通過FESEM、EDS和XRD等表征手段測(cè)試出來結(jié)果證明:碳纖維表面被CuO納米花陣列包裹著,且CuO納米花是由直徑約為10 nm的CuO納米棒聚集而成的。將CuO/CFF復(fù)合材料直接制備成柔性電極,無需粘合劑固定,并用此電極通過電化學(xué)方法(循環(huán)伏安法和恒電位安培法)來檢測(cè)葡萄糖濃度。結(jié)果證明:CuO納米花陣列對(duì)葡萄糖直接氧化具有良好的電催化性能,在葡萄糖濃度為0.3μM~0.96 mM范圍內(nèi),其靈敏度為6476.0μA mM-1 cm-2,這主要?dú)w因于氧化銅納米花陣列與碳纖維的協(xié)同作用。并且,這種新型柔性無酶葡萄糖傳感器具有良好的穩(wěn)定性和選擇性。這為基于碳布電極的新型柔性無酶生物傳感器的構(gòu)建提供一種簡(jiǎn)單的方法。(2)基于碳布表面上生長(zhǎng)MnO2納米棒陣列的柔性無酶葡萄糖傳感器以KMnO4為原料,利用水熱法在160℃低溫條件下,先在碳纖維表面生長(zhǎng)MnOOH納米棒陣列,再經(jīng)過300℃退火2 h,成功在碳布表面上直接生長(zhǎng)MnO2納米棒陣列(MnO2/CFF)。通過XRD表征可以知道,單斜晶系的MnOOH納米結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為正方晶系的MnO2納米結(jié)構(gòu);通過FESEM和TEM表征手段,結(jié)果表明,碳纖維表面被MnO2納米棒陣列包裹著,且MnO2納米棒直徑為30-100 nm,長(zhǎng)度為5-10μm。將MnO2/CFF復(fù)合材料直接制備成柔性電極,再借助恒電位安培法和循環(huán)伏安法等電化學(xué)測(cè)試來探測(cè)葡萄糖的含量。結(jié)果證明:MnO2納米棒陣列對(duì)葡萄糖直接氧化具有良好的電催化性能,在葡萄糖濃度為2.5μM~3.96 mM范圍內(nèi),其靈敏度為1650.6μA mM-1 cm-2,并且具有良好的穩(wěn)定性和選擇性。這為基于碳布電極的新型柔性無酶生物傳感器的構(gòu)建提供一種簡(jiǎn)單的新方法。(3)基于碳布表面上生長(zhǎng)MnOOH納米棒陣列的柔性的無酶H2O2傳感器利用水熱法在160℃低溫條件下,首次在碳纖維表面上直接生長(zhǎng)MnOOH納米棒陣列(MnOOH/CFF)。FESEM和TEM測(cè)試表明,碳纖維表面均勻生長(zhǎng)著MnOOH納米棒陣列,且MnOOH納米棒的直徑為100-200 nm,長(zhǎng)度為5-10μm。將MnOOH/CFF復(fù)合材料直接制備成柔性電極,并用循環(huán)伏安法和恒電位安培法等電化學(xué)方法來檢測(cè)H2O2濃度。結(jié)果證明:MnOOH納米棒陣列對(duì)H2O2直接還原具有良好的電催化性能,在H2O2濃度為0.02 mM~9.67 mM范圍內(nèi),其靈敏度為692.42μA mM-1 cm-2,這主要?dú)w因于MnOOH納米棒陣列與碳纖維的協(xié)同作用。而且,這種新型柔性無酶H2O2傳感器還具有良好的穩(wěn)定性和選擇性。
【關(guān)鍵詞】：柔性生物傳感器 碳纖維布 氧化物納米結(jié)構(gòu)陣列 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;TP212
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 生物傳感器10-13
• 1.1.1 生物傳感器10-12
• 1.1.2 電化學(xué)生物傳感器12-13
• 1.2 納米材料及其在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用13-18
• 1.2.1 納米材料的定義及基本性質(zhì)13-16
• 1.2.3 納米結(jié)構(gòu)陣列的制備方法16-18
• 1.2.4 納米結(jié)構(gòu)陣列的表征18
• 1.3 納米電化學(xué)生物傳感器的應(yīng)用18-19
• 1.3.1 納米電化學(xué)生物傳感器應(yīng)用于食品工業(yè)18-19
• 1.3.2 納米電化學(xué)生物傳感器應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域19
• 1.3.3 納米電化學(xué)生物傳感器應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域19
• 1.3.4 納米電化學(xué)生物傳感器應(yīng)用于國(guó)防建設(shè)19
• 1.4 論文的研究思路、研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)19-22
• 1.4.1 論文的研究思路20
• 1.4.2 論文的研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.4.3 論文的創(chuàng)新點(diǎn)21-22
• 2 基于CuO納米花陣列/碳布的無酶葡萄糖傳感器的研究22-36
• 2.1 前言22-23
• 2.2 CuO納米花陣列/碳布復(fù)合物的合成和表征23-25
• 2.2.1 CuO納米花陣列/碳布復(fù)合物的合成23-24
• 2.2.2 CuO納米花陣列/碳布復(fù)合物的表征24-25
• 2.3 基于CuO納米花陣列/碳布的無酶葡萄糖傳感器制備及電化學(xué)性質(zhì)研究25-34
• 2.3.1 電極的制備25-26
• 2.3.2 CuO納米花陣列/碳布電極的電化學(xué)性能測(cè)試26-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 3 基于β-MnO_2納米棒陣列/碳布的無酶葡萄糖傳感器的研究36-46
• 3.1 前言36
• 3.2 β-MnO_2納米棒陣列/碳布復(fù)合物的合成及表征36-39
• 3.2.1 β-MnO_2納米棒陣列/碳布復(fù)合物的合成36-37
• 3.2.2 β-MnO_2納米棒陣列/碳布復(fù)合物的表征37-39
• 3.3 基于β-MnO_2納米棒陣列/碳布的無酶葡萄糖傳感器制備及電化學(xué)性質(zhì)研究39-44
• 3.3.1 電極的制備39
• 3.3.2 β-MnO_2納米棒陣列/碳布電極的電化學(xué)性能測(cè)試39-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 4 基于MnOOH納米棒陣列/碳布的無酶過氧化氫傳感器的研究46-60
• 4.1 前言46-47
• 4.2 MnOOH納米棒陣列/碳布復(fù)合物的合成和表征47-49
• 4.2.1 MnOOH納米棒陣列/碳布復(fù)合物的合成47
• 4.2.2 MnOOH納米棒陣列/碳布復(fù)合物的表征47-49
• 4.3 基于MnOOH納米棒陣列/碳布的無酶H2O2傳感器制備及電化學(xué)性質(zhì)研究49-57
• 4.3.1 電極的制備49
• 4.3.2 MnOOH納米棒陣列/碳布電極的電化學(xué)性能測(cè)試49-57
• 4.4 本章小結(jié)57-60
• 5 結(jié)論與展望60-62
• 5.1 結(jié)論60-61
• 5.2 展望61-62
• 致謝62-64
• 參考文獻(xiàn)64-76
• 附錄76-77
• A. 攻讀碩士期間發(fā)表的論文76-77
• B. 攻讀碩士期間獲得的獎(jiǎng)項(xiàng)77

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 魏飛;張強(qiáng);騫偉中;徐光輝;項(xiàng)榮;溫倩;王W

本文編號(hào)：470486