本文關(guān)鍵詞：基于二維納米片復(fù)合材料的電化學(xué)酶生物傳感平臺的構(gòu)建，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電化學(xué)生物傳感平臺是通過集成生物識別元件與電子器件所開發(fā)出來的一類結(jié)構(gòu)簡單,反應(yīng)靈敏,價格低廉的便攜式電化學(xué)分析檢測工具。近年來,隨著納米技術(shù)和納米科學(xué)的飛速發(fā)展,基于納米材料的信號放大技術(shù)提高電化學(xué)生物傳感平臺靈敏度和選擇性的研究,展現(xiàn)出了較好的實際應(yīng)用前景。自石墨烯問世以來,二維(2D)超薄納米材料便引起了科研工作者的極大關(guān)注。目前,各種新奇的2D納米材料相繼被應(yīng)用于電化學(xué)傳感平臺的構(gòu)建,并取得了令人滿意的成果。隨著研究的不斷深入,科學(xué)家們將2D納米材料與其他納米材料進(jìn)行合理的組裝后,由此制備出的2D納米片復(fù)合材料能夠發(fā)揮出更好的分析傳感性能,這對新型高性能電化學(xué)生物傳感平臺的構(gòu)建具有非常重要的指導(dǎo)意義。本論文通過2D納米片復(fù)合材料將牛血紅蛋白(Hb)固定在基底電極上,成功的構(gòu)建出多種靈敏度高、選擇性強(qiáng)的電化學(xué)酶生物傳感平臺。具體研究工作如下:1.通過共沉淀法將氨基功能化離子液體(AFIL)、類水滑石(LDHs)和牛血紅蛋白(Hb)復(fù)合,成功地制備出AFIL-LDH-Hbcop生物納米復(fù)合材料。使用該復(fù)合材料修飾玻碳電極(GCE)并考察Hb的直接電化學(xué)和電催化行為。紫外光譜(UV-vis)和傅里葉變換紅外光譜(FTIR)的實驗結(jié)果表明Hb在納米材料上保持了其原有的生物構(gòu)象并且具有良好的穩(wěn)定性。X射線衍射(XRD)與掃描電子顯微鏡(SEM)圖顯示AFIL-LDH-Hbcop雜化物具有典型的層狀結(jié)構(gòu)�；谠摷{米復(fù)合材料構(gòu)建的生物傳感平臺對三氯乙酸(TCA)表現(xiàn)出較好的電化學(xué)催化行為。2.通過靜電組裝氧化石墨烯(GO)和剝離CoAl-LDH納米片(ELDH)制備出一種三明治型夾心結(jié)構(gòu)的還原石墨烯-剝離類水滑石(GR-ELDH)納米復(fù)合材料。使用該復(fù)合材料和殼聚糖(CTS)將Hb固定在離子液體碳糊電極(CILE)表面,制備出CTS/GR-ELDH-Hb/CILE修飾電極并用于考察Hb的直接電化學(xué)和電催化行為。光譜法表征結(jié)果顯示Hb在復(fù)合材料上保持了其原有構(gòu)象并且具有良好的穩(wěn)定性。修飾電極的循環(huán)伏安(CV)曲線圖中出現(xiàn)了一對峰形良好且準(zhǔn)可逆的氧化還原峰。方波伏安法(SWV)的表征顯示該修飾電極對TCA的催化檢測結(jié)果較好。3.通過AFIL共價修飾GO-ELDH制備出一種具有水穩(wěn)定性的AFIL-GR-ELDH三元納米復(fù)合材料。用該復(fù)合材料和CTS將Hb固定在CILE上,制備出CTS/AFIL-GR-ELDH-Hb/CILE修飾電極并用于考察Hb的直接電化學(xué)和電催化行為。SEM,TEM,FTIR,XRD,X射線光電子能譜(XPS)等表征手段進(jìn)一步地證實AFIL以共價鍵的形式結(jié)合在GR片層表面。光譜法的表征結(jié)果表明Hb在復(fù)合材料上保持了其固有的生物活性。通過CV法和I-t曲線法考察了該修飾電極對TCA和H2O2的催化行為,結(jié)果令人滿意。4.通過水熱法將GO和CoAl-LDH組裝成為GR-LDH水凝膠,再將其與三聚氰胺粉末混合煅燒,制備出一種新型的GR-LDH-C3N4三元納米復(fù)合材料。用該復(fù)合材料和CTS將Hb固定在CILE上,制備出CTS/GR-LDH-C3N4-Hb/CILE修飾電極并用于考察Hb的直接電化和電催化行為。高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM),XPS,XRD以及SEM表征的結(jié)果證明C3N4和ELDH存在于GR片層表面。光譜法表征的結(jié)果表明Hb在復(fù)合材料上保持了其原有的生物活性。CV法和電化學(xué)阻抗法(EIS)的結(jié)果表明CTS/GR-LDH-C3N4-Hb/CILE三元修飾電極具有明顯高于它的二元修飾電極的電化學(xué)性能。
【關(guān)鍵詞】：二維納米片復(fù)合材料 修飾電極 牛血紅蛋白酶 直接電化學(xué) 電催化
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TP212
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 符號說明10-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述11-23
• 1.1 電化學(xué)生物傳感平臺11-14
• 1.1.1 電化學(xué)生物傳感平臺概述11
• 1.1.2 電化學(xué)酶傳感器概述11-12
• 1.1.3 電化學(xué)酶傳感器的研究進(jìn)展12-14
• 1.2 二維納米材料14-19
• 1.2.1 二維納米材料概述14-15
• 1.2.2 二維納米材料性能優(yōu)勢的起源15-16
• 1.2.3 二維納米材料的制備方法16-19
• 1.2.4 二維納米材料的應(yīng)用19
• 1.3 二維納米片復(fù)合材料及其在電化學(xué)生物傳感平臺中的應(yīng)用19-22
• 1.3.1 二維納米片復(fù)合材料概述19-20
• 1.3.2 二維納米片復(fù)合材料的制備方法20-21
• 1.3.3 基于二維納米復(fù)合材料的電化學(xué)生物傳感平臺的研究現(xiàn)狀21-22
• 1.4 本論文的選題思想和主要研究內(nèi)容22-23
• 第二章 基于氨基功能化離子液體修飾的層狀雙金屬氫氧化物固定血紅蛋白的直接電化學(xué)和電催化行為23-38
• 2.1 前言23-24
• 2.2 實驗部分24-27
• 2.2.1 儀器及試劑24-25
• 2.2.2 生物修飾電極的制備25-26
• 2.2.3 實驗方法26-27
• 2.3 結(jié)果與討論27-37
• 2.3.1 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和形貌表征27-29
• 2.3.2 光譜學(xué)表征29-30
• 2.3.3 電化學(xué)交流阻抗譜圖30-31
• 2.3.4 Hb在復(fù)合膜內(nèi)的直接電化學(xué)31-32
• 2.3.5 掃描速度對Hb電化學(xué)行為的影響32-33
• 2.3.6 pH值對Hb電化學(xué)行為的影響33-34
• 2.3.7 修飾電極對TCA的電催化34-36
• 2.3.8 實際樣品分析以及干擾實驗36
• 2.3.9 修飾電極的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 基于剝離Co_2Al LDH-石墨烯納米復(fù)合膜固定牛血紅蛋白酶的電化學(xué)生物傳感平臺的構(gòu)建38-50
• 3.1 前言38-39
• 3.2 實驗部分39-40
• 3.2.1 實驗試劑及儀器39
• 3.2.2 修飾電極的制備39-40
• 3.3 結(jié)果與討論40-48
• 3.3.1 納米材料的電鏡圖40-41
• 3.3.2 納米材料的XRD表征41-42
• 3.3.3 光譜學(xué)表征42-43
• 3.3.4 電化學(xué)阻抗表征43-44
• 3.3.5 掃速和直接電化學(xué)表征44-46
• 3.3.6 修飾電極對TCA的電催化46-48
• 3.3.7 修飾電極的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第四章 基于AFIL-GR-ELDH納米雜化物固定Hb的電化學(xué)生物傳感平臺的構(gòu)建50-62
• 4.1 前言50-51
• 4.2 實驗部分51-52
• 4.2.1 實驗試劑及儀器51
• 4.2.2 修飾電極的制備51-52
• 4.3 結(jié)果與討論52-61
• 4.3.1 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和形貌表征52-54
• 4.3.2 光譜學(xué)表征54-55
• 4.3.3 復(fù)合材料的水分散性55-56
• 4.3.4 直接電化學(xué)和阻抗表征56-58
• 4.3.5 掃描速度對Hb電化學(xué)行為的影響58-59
• 4.3.6 修飾電極對TCA的電催化59-60
• 4.3.7 修飾電極對H_2O_2的電催化60-61
• 4.3.8 修飾電極的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 基于GR-LDH-C_3N_4三元納米雜化物固定Hb的電化學(xué)生物傳感平臺的構(gòu)建62-75
• 5.1 前言62-63
• 5.2 實驗部分63-64
• 5.2.1 實驗儀器及試劑63
• 5.2.2 修飾電極的制備63-64
• 5.3 結(jié)果與討論64-74
• 5.3.1 納米材料的電鏡圖64-65
• 5.3.2 納米材料的結(jié)構(gòu)表征65-66
• 5.3.3 納米材料的光譜法表征66-68
• 5.3.4 電化學(xué)阻抗表征68-69
• 5.3.5 直接電化學(xué)表征69-70
• 5.3.6 掃描速度對Hb電化學(xué)行為的影響70-71
• 5.3.7 修飾電極對TCA的電催化71-72
• 5.3.8 修飾電極的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性72-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-76
• 參考文獻(xiàn)76-85
• 致謝85-86
• 攻讀學(xué)位期間已發(fā)表和待發(fā)表的相關(guān)學(xué)術(shù)論文題錄86-88

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