本文關(guān)鍵詞：基于膠體球法的微納結(jié)構(gòu)陣列構(gòu)筑及其性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：納米材料和納米技術(shù)自誕生以來一直是科學(xué)研究者們探索的前沿課題,多維度的、形貌豐富的、性質(zhì)多樣的納米材料及其合成技術(shù)是二十一世紀(jì)新的研究熱點。其中,二維有序納米孔結(jié)構(gòu)陣列是現(xiàn)今物理、化學(xué)、生物、材料科學(xué)和器件研究的前沿課題之一,在電磁儲存器件、催化反應(yīng)、生物傳感、熱電、磁學(xué)、信息科學(xué)等方面都有著非常豐富的應(yīng)用發(fā)展遠(yuǎn)景。在本論文中,采用液面自組裝的方法合成整齊有序的單層膠體球模板,利用恒直流電壓在模板上沉積出宏觀尺度上有序孔結(jié)構(gòu)陣列,并研究其形貌和成分,分析了其生長規(guī)律,然后結(jié)合有序孔結(jié)構(gòu)陣列的特點制備了生物傳感器且研究了其電化學(xué)性能。具體內(nèi)容如下:(1)在經(jīng)過嚴(yán)格超聲清洗的玻璃片上,采用液面自組裝的方法合成了整齊有序的單層聚苯乙烯膠體球模板,用SEM觀察了膠體球模板的細(xì)微結(jié)構(gòu)。(2)在有序的膠體球模板上,采用恒直流電化學(xué)沉積的方法合成多孔的Au有序微納陣列,用SEM觀察發(fā)現(xiàn)其形貌呈六方密排的多孔狀,比表面積非常大,用XRD和TEM對其物相、成分和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,初步推斷多孔Au有序納米陣列的生長機理。再在此基礎(chǔ)上對其進(jìn)行辣根過氧化氫酶的修飾以制備H_2O_2酶生物傳感器,然后用電化學(xué)分析儀研究了其生物傳感性能,用循環(huán)伏安和計時電流法探測并表征了其電化學(xué)性能,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其靈敏度為332.0μA·mM-1·cm-2,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的Au電極傳感器。(3)在有序的膠體球模板上電化學(xué)沉積Au-Cu復(fù)合納米有序孔陣列,通過改變電解液的配比方式來控制復(fù)合材料中Au和Cu的比例,用SEM觀察其形貌的變化規(guī)律,用EDS分析數(shù)據(jù)分析其成分的遞變規(guī)律,從而發(fā)現(xiàn)隨著電解液的配比不同,生長出的合金形貌和成分皆有所不同,且呈現(xiàn)遞進(jìn)關(guān)系,合金中Au的含量越高,結(jié)構(gòu)越疏松多孔,反之Cu含量越高則越致密。(4)用電化學(xué)分析儀探測了Au-Cu比例為1:1時的復(fù)合納米有序孔陣列對H_2O_2的生物傳感性能,利用循環(huán)伏安和計時電流對其進(jìn)行表征,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其靈敏度為6101.3μA·mM-1·cm-2,探測極限為5μM,且僅僅對H_2O_2響應(yīng),具有很好的抗干擾性能,同時還比較了單質(zhì)材料和合金材料的生物傳感性能的差異優(yōu)劣。(5)在有序的膠體球模板上恒直流電化學(xué)沉積生成Cu-Cu_2O有序孔陣列,用SEM、XRD和XPS對其形貌、物相、成分和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,發(fā)現(xiàn)Cu-Cu_2O有序孔陣列呈六方密排的碗狀結(jié)構(gòu),其中Cu含量為73.6%,而Cu_2O含量僅為26.4%,推測了其生長機理。再在0.1MPBS底液中探測其對H_2O_2的無酶生物傳感性能,并且用循環(huán)伏安和計時電流對其進(jìn)行表征,結(jié)果發(fā)現(xiàn)該Cu-Cu_2O有序碗狀陣列生物傳感器對H_2O_2的靈敏度高達(dá)66.23m A·mM-1·cm-2,探測極限低至0.1μM,且具有很好的抗干擾性和持久性。這種制備無酶生物傳感器的方法簡單,測試簡易,性能優(yōu)異,成本低廉,可多次重復(fù)使用,壽命長久。
【關(guān)鍵詞】：膠體球模板 電化學(xué)沉積 有序孔陣列 生物傳感器
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.3;TB383.1
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 二維膠體晶體簡介10-12
• 1.1.1 二維納米結(jié)構(gòu)陣列10
• 1.1.2 模板法10-11
• 1.1.3 二維膠體晶體11-12
• 1.2 二維膠體晶體的制備12-13
• 1.3 基于膠體球模板的二維納米有序陣列的合成13-16
• 1.3.1 電化學(xué)沉積法13-14
• 1.3.2 溶液浸漬法14
• 1.3.3 元素沉積法14-15
• 1.3.4 刻蝕輔助法15
• 1.3.5 二次模板法15-16
• 1.4 納米生物傳感器16-18
• 1.4.1 納米生物傳感器的原理16-17
• 1.4.2 過氧化氫酶生物傳感器17
• 1.4.3 無酶生物傳感器17-18
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容和意義18-20
• 第二章 Au有序微納陣列的構(gòu)筑與H_2O_2酶生物傳感性質(zhì)研究20-28
• 2.1 Au有序微納陣列的構(gòu)筑20-22
• 2.1.1 主要實驗儀器與實驗試劑20-21
• 2.1.2 膠體球模板的制備21-22
• 2.1.3 電沉積制備Au有序微納陣列22
• 2.2 形貌與結(jié)構(gòu)表征22-23
• 2.3 成分與物象分析23-24
• 2.4 H_2O_2酶生物傳感器的制作24
• 2.5 生物傳感測試和結(jié)果分析24-27
• 2.5.1 傳感器測試裝置24
• 2.5.2 循環(huán)伏安性能測試24-25
• 2.5.3 計時電流測試25-26
• 2.5.4 抗干擾測試26-27
• 2.6 結(jié)論27-28
• 第三章 Au-Cu復(fù)合微納有序孔陣列的構(gòu)筑及其無酶生物傳感性質(zhì)研究28-35
• 3.1 Au-Cu復(fù)合微納有序孔陣列的構(gòu)筑29-30
• 3.1.1 主要實驗儀器與實驗試劑29
• 3.1.2 電沉積制備Au-Cu復(fù)合微納有序孔陣列29-30
• 3.2 形貌與結(jié)構(gòu)表征30
• 3.3 成分與物象分析30-32
• 3.4 無酶傳感測試和結(jié)果分析32-34
• 3.4.1 傳感器測試裝置32
• 3.4.2 循環(huán)伏安性能測試32-33
• 3.4.3 抗干擾性能測試33-34
• 3.5 結(jié)論34-35
• 第四章 Cu-Cu_2O有序碗狀陣列的構(gòu)筑與無酶生物傳感性質(zhì)研究35-41
• 4.1 Cu-Cu_2O有序碗狀陣列的構(gòu)筑35-36
• 4.1.1 主要實驗儀器與實驗試劑35-36
• 4.1.2 電沉積制備Cu-Cu_2O有序碗狀陣列36
• 4.2 形貌與結(jié)構(gòu)表征36
• 4.3 成分與物象分析36-37
• 4.4 生物傳感測試和結(jié)果分析37-40
• 4.4.1 傳感器測試裝置37-38
• 4.4.2 循環(huán)伏安性能測試38-39
• 4.4.3 計時電流測試39
• 4.4.4 抗干擾性能測試39-40
• 4.5 結(jié)論40-41
• 第五章 全文總結(jié)與展望41-43
• 參考文獻(xiàn)43-50
• 碩士期間發(fā)表論文情況50-51
• 致謝51

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1 魏飛;張強;騫偉中;徐光輝;項榮;溫倩;王W

本文編號：494951