【摘要】：血糖濃度是許多疾病如糖尿病和內(nèi)分泌代謝紊亂的重要指標(biāo),對(duì)葡萄糖濃度進(jìn)行準(zhǔn)確,快速、靈敏而周密的監(jiān)測(cè)對(duì)相關(guān)疾病診斷和治療具有非凡的意義。非酶葡萄糖傳感器具有成本低、線性范圍廣、靈敏度高和響應(yīng)快速等特點(diǎn),是當(dāng)前生物傳感器領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。作為非酶葡萄糖傳感器中識(shí)別元件的關(guān)鍵和核心,電極材料對(duì)于傳感器的性能起到了至關(guān)重要的作用。石墨烯作為電極材料具有高比表面積、高遷移率和較低噪聲,且結(jié)構(gòu)中含有大量缺陷和豐富的官能團(tuán)。與此同時(shí),作為碳點(diǎn)的一種,石墨烯量子點(diǎn)具有較大的比表面積,豐富的邊緣位置和固有的催化活性。這兩種碳材料的引入有利于電化學(xué)傳感性能的提高。本論文介紹了這兩種碳材料的合成方法、物理化學(xué)性質(zhì)及其在非酶葡萄糖傳感器領(lǐng)域的相關(guān)工作。以電子轉(zhuǎn)移能力和活性位點(diǎn)為電化學(xué)性能的衡量標(biāo)準(zhǔn),從這兩個(gè)角度分別考察了石墨烯和石墨烯量子點(diǎn)作為載體在構(gòu)建非酶葡萄糖電化學(xué)生物傳感器時(shí)的性質(zhì)。具體研究?jī)?nèi)容如下:首先,采取“自上而下”的合成路線,實(shí)現(xiàn)了從鱗片石墨到氧化石墨烯、石墨烯量子點(diǎn)的制備。通過(guò)的結(jié)構(gòu)和形貌分析,發(fā)現(xiàn)相比于石墨烯量子點(diǎn),氧化石墨烯具有更低的無(wú)序度和更少的含氧官能團(tuán)。并通過(guò)電化學(xué)數(shù)據(jù)分析可知,GO具有更小的電荷轉(zhuǎn)移電阻,而GQDs對(duì)葡萄糖有微弱得到電流響應(yīng)。其次,采用了一種簡(jiǎn)單、快速的微波水熱法合成了氧化亞銅/石墨烯和氧化亞銅/石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合材料。結(jié)果表明氧化亞銅/還原氧化石墨烯具有更優(yōu)的葡萄糖催化性能和更小的電荷轉(zhuǎn)移電阻。最后,基于上一章的研究結(jié)果,石墨烯作為電子轉(zhuǎn)移的導(dǎo)電橋梁更有利于葡萄糖敏感性能的提高。通過(guò)三維石墨烯結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)對(duì)葡萄糖敏感性能進(jìn)行優(yōu)化。提出了通過(guò)水熱、刻蝕和煅燒的方法得到了三維石墨烯包裹的鈷酸銅。實(shí)驗(yàn)表明,該材料具有更佳靈敏度,更低的檢測(cè)極限和良好的抗干擾性。
【圖文】：

最終會(huì)縮短人的壽命。逡逑國(guó)際糖尿病聯(lián)盟（ＩＤＦ）發(fā)布了邋２０１７全球第八版糖尿病地圖。根據(jù)ＩＤＦ數(shù)據(jù)顯逡逑示，全球糖尿病成人患者達(dá)４．２５億，糖尿病患者（２０－７９歲）總數(shù)量變化圖如圖１．１逡逑所示。其中，中國(guó)患病人數(shù)達(dá)丨．１４億人，糖尿病負(fù)擔(dān)最重，未診斷率高達(dá)５３．６％。這逡逑意味著每２名中國(guó)成年糖尿病患者中便有１位未確診。逡逑５００逡逑４５０邐４１５邐４２５逡逑４００邐３６６逡逑３５０逡逑３００邐２吆逡逑ｈｉｉｉｌｉｌｉ逡逑２０００邐２００３邐２００６邐２００９邐２０１１邐２０１３邐２０１５邐２０１７逡逑圖１．１糖尿病患者（２０－７９歲）總數(shù)量變化圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｃｈａｎｇｅｓ邋ｉｎ邋ｔｏｔａｌ邋ｎｕｍｂｅｒ邋ｏｆ邋ｐａｔｉｅｎｔｓ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉａｂｅｔｅｓ邋（２０－７９邋ｙｅａｒｓ邋ｏｌｄ）逡逑對(duì)血糖濃度的可靠，準(zhǔn)確，快速，敏感和周密監(jiān)測(cè)，對(duì)疾病的預(yù)防和診斷和治療逡逑具有非凡的意義。逡逑１逡逑

邐二維與零維碳材料的制備及其在非酶葡萄糖傳感器上的應(yīng)用邐逡逑１．１．２非酶葡萄糖電化學(xué)傳感器逡逑電化學(xué)葡萄糖傳感器技術(shù)由于具有諸多更吸引人的特征諸如靈敏度更高、成本更逡逑低、操作更容易、響應(yīng)時(shí)間更快以及便攜式葡萄糖傳感設(shè)備的小型化和構(gòu)建潛力使其逡逑成為當(dāng)前研宄的熱點(diǎn)之一。電化學(xué)葡萄糖傳感器一般分為兩類，酶（ＥＧＳ）和非酶促逡逑傳感器（ＮＥＧＳ）。ＥＧＳ由于酶的變性，電極表面和酶之間的低效電子轉(zhuǎn)移，繁瑣的逡逑固定技術(shù)（吸附，包埋，共價(jià)連接和交聯(lián)），熱和化學(xué)變形，差的酶再現(xiàn)性，穩(wěn)定性逡逑和ｐＨ值不足以及濕度和溫度依賴性，，所有這些都會(huì)影響ＥＧＳ的性能，顯示出一定的逡逑局限性。ＥＧＳ的上述缺點(diǎn)可以通過(guò)ＮＥＧＳ形式的催化電化學(xué)過(guò)程有效解決，這是傳逡逑統(tǒng)技術(shù)的一種有效的替代方法。ＮＥＧＳ具有制作過(guò)程簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、靈敏度高和選逡逑擇性好等特點(diǎn)受到廣泛的關(guān)注。逡逑ＮＥＧＳ主要由待測(cè)物、識(shí)別元件、換能器（信號(hào)放大裝置）和顯示器四個(gè)部分組逡逑成。結(jié)構(gòu)示意圖如圖１．２所示。其基本原理是基于敏感材料與葡萄糖的直接電化學(xué)非逡逑酶促反應(yīng)來(lái)獲得電流信號(hào)。特別地，通過(guò)一些納米材料修飾裸電極表面來(lái)提供較高的逡逑比表面積和增強(qiáng)電化學(xué)效應(yīng)。逡逑邐ｙ邐邋／逡逑邐ｒ
【學(xué)位授予單位】：海南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ127.11;O657.1

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本文編號(hào)：2595364