近幾年,糖尿病已經(jīng)成為世界性高發(fā)疾病之一,糖尿病人為了控制病情,每天多次檢測血糖濃度的變化至關(guān)重要,因此本文致力于研發(fā)高效、可靠的葡萄糖傳感器。市售的血糖儀大多為酶基葡萄糖電化學傳感器,酶易受環(huán)境影響而失活,影響檢測結(jié)果,因此研究者們嘗試以貴金屬、過渡金屬、碳材料等為主的電極材料制備無酶葡萄糖電化學傳感器。本文直接生長Cu-TCNQ于泡沫銅基體表面應(yīng)用于無酶檢測葡萄糖,克服了傳統(tǒng)MOFs(金屬有機骨架化合物)導電性差、結(jié)構(gòu)易坍塌的困難,并且其自支撐的結(jié)構(gòu)解決了傳統(tǒng)化學修飾電極制備復雜、電活性材料易脫落、穩(wěn)定性差等問題。同時以Cu-BTC為前驅(qū)體制備了性能優(yōu)良的自支撐CuO工作電極用于無酶檢測葡萄糖。以下為本論文的主要研究成果:本文采用常溫下化學浴的方法,制備自支撐Cu-TCNQ納米棒陣列電極并在400℃高溫燒結(jié)以提升Cu-TCNQ的穩(wěn)定性。研究結(jié)果顯示,該電極檢測葡萄糖的靈敏度高達34.96 m A·m M~(-1)·cm~(-2),線性范圍為1.00μmol·L~(-1)~3.20 mmol·L~(-1),燒結(jié)后線性范圍拓寬至5.17 mmol·L~(-1),檢出限低至0.33μmol·L~(-1),并且該電極具有較好的選擇性、重現(xiàn)性、長期穩(wěn)定性及抗氯離子毒化性能,可用于人體血清樣品的實際檢測,測定結(jié)果具有較高的準確度和精密度。本文利用恒電位沉積方法,采用三電極體系,將Cu-BTC直接沉積在泡沫銅表面,再經(jīng)過多次循環(huán)伏安掃描電化學過程將其轉(zhuǎn)化為Cu O,該電極具有優(yōu)異的無酶葡萄糖傳感性能。研究結(jié)果顯示,該電極檢測葡萄糖的靈敏度高達27.69m A·m M~(-1)·cm~(-2),線性范圍為1.00μmol·L~(-1)~5.40 mmol·L~(-1),檢出限為0.33μmol·L~(-1),電極對葡萄糖具有良好的選擇性,且表現(xiàn)出較好的重現(xiàn)性、長期穩(wěn)定性和抗氯離子毒化性能,在人體血清樣品的檢測中能夠獲得與醫(yī)院檢測報告相近的結(jié)果,表明該電極具有實際應(yīng)用價值。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O657.1;TP212.2
【部分圖文】：

這種電化學法檢測葡萄糖的方法就不會受到上面兩種因素的干擾。所以在諸多型的葡萄糖傳感器中，有關(guān)葡萄糖電化學傳感器的研究比較多。然而，葡萄糖化學傳感器的技術(shù)并不完善，仍需要提高。1.2 生物傳感器最早的生物傳感器是采用氧來為酶做電子傳遞的媒介，與電極之間形成電通道，直接對反應(yīng)產(chǎn)物的增加(H2O2或H+)或反應(yīng)底物(O2)的減少進行檢測,從而反出被測物的濃度變化。例如葡萄糖氧化酶GODx (Glucose oxidase)，是一種氧化原酶，就是利用氧作為氧化還原的電子受體形成活性中心。響應(yīng)機理如下：酶膜：GODx(FAD) + glucose + H2O2→ GODx(FADH2) + gluconicacidGODx(FADH2) + O2→ GODx(FAD) + H2O2過氧化氫電極：H2O2→ 2H++ O2+2e-氧電極：O2+ 4H++ 4e-→ 2H2O生物傳感器根據(jù)酶和電極之間的反應(yīng)機理示意圖如下所示:

不同形貌的銅基材料，例如銅納米線[56]、Fs 材料及其衍生物[61-62]，已經(jīng)被應(yīng)用于無料在用于葡萄糖無酶電化學傳感器電極材料銅基材料中，Cu-MOFs 納米材料構(gòu)筑無酶，僅有的幾篇報道工作，也是將 Cu-MOFs 化學傳感器電極材料�；诖�，我們希望合的 Cu-MOFs 材料。人成功制備了納米棒狀的 Cu-TCNQ[63]（noquinodimethane， TCNQ)），Cu-TCNQ 具離子電池，表現(xiàn)出了非常優(yōu)異的電化學性能子與四個氮原子形成一個高度扭曲的四面和 142°，相鄰的 TCNQ 分子呈 90°旋轉(zhuǎn)

圖 3-2 自支撐 Cu-TCNQ 納米棒陣列電極的合成示意圖3.3 自支撐 Cu-TCNQ 納米棒陣列電極材料的形貌與結(jié)構(gòu)表征3.3.1 自支撐 Cu-TCNQ 納米棒陣列電極的 XRD 表征基底泡沫銅的金屬銅峰型較強，且表面不平整，可能導致 Cu-TCNQ 出峰不明顯或產(chǎn)生明顯偏移。為了排除泡沫銅的峰型對 Cu-TCNQ 的干擾，我們參考文獻的制備方式，將銅箔化學浴 18 小時后，用小刀刮下表面生長的綠色 Cu-TCNQ，利用收集得到的粉末進行 XRD 表征。從銅箔上刮下的 Cu-TCNQ 粉末的 XRD 表征結(jié)果如圖 3-3b 所示。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 方莉;賀進祿;;無酶葡萄糖傳感器[J];化學進展;2015年05期

相關(guān)碩士學位論文 前2條

1 李冉冉;基于Cu及CuNi納米材料自支撐電極構(gòu)筑的無酶葡萄糖傳感器[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

2 易瑋;基于碳納米管雜化材料無酶葡萄糖電化學傳感器的研究[D];湘潭大學;2014年

本文編號：2877698