本文關(guān)鍵詞：新型納米材料的制備及電化學(xué)生物傳感器研究

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【摘要】：電化學(xué)生物傳感器有著靈敏度高、分析速度快、選擇性好、所需儀器簡(jiǎn)單以及成本低等優(yōu)點(diǎn),在化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及食品檢測(cè)等相關(guān)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。組建電化學(xué)生物傳感器的關(guān)鍵在于化學(xué)修飾電極(Chemically Modified Electrodes, CME)的構(gòu)造。CME是把具有優(yōu)良化學(xué)性質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)比如有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、聚合物和生物大分子等通過(guò)物理或化學(xué)的方法固定在電極表面,呈現(xiàn)出優(yōu)良的電化學(xué)性質(zhì)。近年來(lái),隨著納米科技的發(fā)展,納米材料因其獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)、催化性能及優(yōu)良的生物相容性,在物理、化學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。在此背景下,本文制備了三種不同的納米材料,并成功地將其應(yīng)用于電化學(xué)生物傳感器的研究。所構(gòu)建的谷氨酸鹽、葡萄糖電化學(xué)生物傳感器具有靈敏度高、線性范圍寬、檢測(cè)限低及響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。主要工作如下：(1)Pd具有優(yōu)良的催化性能,但其價(jià)格昂貴,鑒于此,本文采用有機(jī)溶劑熱法合成了Ni-Pd核-殼納米材料,構(gòu)建了谷氨酸鹽電化學(xué)生物傳感器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)谷氨酸鹽高靈敏的檢測(cè)。通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)等表征方法對(duì)合成的材料及其修飾的電極進(jìn)行定性分析；采用循環(huán)伏安法(CV)、交流阻抗(EIS)技術(shù)、差分脈沖伏安法(DPV)及計(jì)時(shí)電流法(CA)考察了修飾電極的電化學(xué)行為。結(jié)果表明,該傳感器對(duì)谷氨酸鹽的檢測(cè)具有良好的性能：較低的檢測(cè)限(0.05 μM, S/N=3),較高的靈敏性(4.768 μA μM-1 cm-2)和寬的線性響應(yīng)范圍(0.1-500 μM)。此外,該傳感器已初步應(yīng)用于食品中谷氨酸鹽的檢測(cè),獲得了較可靠的結(jié)果(第二章)。(2)納米氧化亞銅作為新型的p型氧化物半導(dǎo)體材料,具有活性的電子-空穴對(duì)系統(tǒng),表現(xiàn)出良好的電催化活性�；诳箟难徇�原法制備了立方體納米氧化亞銅顆粒,發(fā)展了一種簡(jiǎn)單且靈敏的葡萄糖生物傳感器。采用X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)合成的立方體納米氧化亞銅及其修飾電極的形貌進(jìn)行了表征,通過(guò)循環(huán)伏安法(CV)、交流阻抗(EIS)技術(shù)、差分脈沖伏安法(DPV)及計(jì)時(shí)電流法(CA)考察了修飾電極的電化學(xué)行為。結(jié)果表明,立方體納米氧化亞銅在葡萄糖的測(cè)定中具有顯著的催化效果,實(shí)現(xiàn)了對(duì)葡萄糖高靈敏度的檢測(cè)。此外,葡萄糖濃度在5.0×10-6～4.0×10-3M范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)為0.9983,檢測(cè)限為6.8×10-7 M(S/N=3)。該傳感器具有較高的靈敏度、較好的重現(xiàn)性、穩(wěn)定性及抗干擾能力,并且,被成功地應(yīng)用于尿樣中葡萄糖濃度的檢測(cè)(第三章)。(3)基于貴金屬的合金納米材料良好的催化性能,本文采用一種新穎的方法合成了具有優(yōu)良催化性能的Pt-Cu二元合金納米材料,該二元合金納米材料避免了純Pt納米顆粒作為催化劑易中毒的問(wèn)題。并將其應(yīng)用于葡萄糖生物傳感器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)葡萄糖的高靈敏性檢測(cè),檢測(cè)限為2.5×10-7M(S/N=3)(第四章)。
【關(guān)鍵詞】：傳感器 納米材料 合金納米顆粒 催化 谷氨酸鹽 葡萄糖
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O657.1;TP212.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 生物傳感器12-14
• 1.1.1 生物傳感器的原理及分類12-13
• 1.1.2 生物傳感器的特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值13-14
• 1.2 電化學(xué)生物傳感器14-17
• 1.2.1 電化學(xué)生物傳感器的原理和分類14-15
• 1.2.2 電化學(xué)生物傳感器的檢測(cè)方法15-17
• 1.3 納米材料17-22
• 1.3.0 納米材料的概述和分類17-18
• 1.3.1 納米材料的特點(diǎn)18
• 1.3.2 納米材料的制備方法18-21
• 1.3.3 納米材料在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用21-22
• 1.4 本論文的構(gòu)想22-24
• 第2章 基于鎳-鈀核殼納米顆粒的谷氨酸鹽電化學(xué)傳感器的制備及性能研究24-35
• 2.1 引言24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分25-27
• 2.2.1 試劑與儀器25-26
• 2.2.2 Ni-Pd核殼納米材料的合成26
• 2.2.3 電極預(yù)處理26
• 2.2.4 修飾電極的制備26-27
• 2.2.5 電化學(xué)測(cè)試27
• 2.2.6 傳感器在食品檢測(cè)中的應(yīng)用27
• 2.3 結(jié)果與討論27-34
• 2.3.1 Ni-Pd核殼納米顆粒表征27-28
• 2.3.2 PAM表面固定Ni-Pd核殼納米顆粒的分析28-30
• 2.3.3 Ni-Pd核殼納米材料修飾電極的電化學(xué)特征30-32
• 2.3.4 Ni-Pd核殼納米顆粒修飾電極的檢測(cè)性能32
• 2.3.5 傳感器的選擇性32-33
• 2.3.6 傳感器重復(fù)性和穩(wěn)定性33
• 2.3.7 實(shí)際樣品分析33-34
• 2.4 小結(jié)34-35
• 第3章 基于立方體納米氧化亞銅修飾的安培型葡萄糖生物傳感器的制備及性能研究35-44
• 3.1 引言35-36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分36-38
• 3.2.1 試劑與儀器36-37
• 3.2.2 立方體納米Cu_2O的合成37
• 3.2.3 電極預(yù)處理37
• 3.2.4 葡萄糖氧化酶修飾電極的制備37
• 3.2.5 電化學(xué)測(cè)試37-38
• 3.3 結(jié)果與討論38-43
• 3.3.1 立方體納米Cu_2O顆粒及其修飾電極的表征38-39
• 3.3.2 立方體納米Cu_2O修飾電極的電化學(xué)特征39-41
• 3.3.3 立方體納米Cu_2O修飾的葡萄糖氧化酶電極的檢測(cè)性能41-42
• 3.3.4 傳感器選擇性和穩(wěn)定性42-43
• 3.3.5 實(shí)際樣品分析43
• 3.4 小結(jié)43-44
• 第4章 基于鉑-銅二元合金納米顆粒修飾的安培型電化學(xué)傳感器的制備及性能研究44-52
• 4.1 引言44-45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分45-46
• 4.2.1 試劑與儀器45
• 4.2.2 Pt-Cu二元合金納米顆粒的合成45
• 4.2.3 電極預(yù)處理45
• 4.2.4 GOx修飾電極的制備45-46
• 4.2.5 電化學(xué)檢測(cè)46
• 4.3 結(jié)果與討論46-51
• 4.3.1 Pt-Cu二元合金納米顆粒及其修飾電極的表征46-47
• 4.3.2 Pt-Cu二元合金納米顆修飾電極的電化學(xué)特征47-49
• 4.3.3 Pt-Cu二元合金納米顆粒修飾的葡萄糖氧化酶電極的檢測(cè)性能49-50
• 4.3.4 傳感器選擇性和穩(wěn)定性50-51
• 4.4 小結(jié)51-52
• 結(jié)論52-53
• 參考文獻(xiàn)53-66
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66-67
• 致謝67

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本文編號(hào)：1007417