電化學(xué)傳感器的優(yōu)點(diǎn)有靈敏度高、分析速度快、操作簡便、易微型化、成本較低、可連續(xù)在線檢測等,這使得它逐漸在各領(lǐng)域得到廣泛利用。酶生物傳感器是電化學(xué)傳感器的一個重要組成部分,其對目標(biāo)底物有極高的選擇性,而金屬有機(jī)骨架（MOFs）是將含金屬離子的次級結(jié)構(gòu)單元與有機(jī)配體連接起來,其中金屬離子作為骨架的結(jié)點(diǎn),通過強(qiáng)配位鍵與配體生成具有永久孔隙的晶體框架。MOFs具有高的比表面積,并且可以通過控制有機(jī)配體的種類或大小來調(diào)整MOFs的孔徑,而且MOFs材料末端連接很多含氧或含氮官能團(tuán),使得它很容易與其他材料進(jìn)行修飾,當(dāng)MOFs材料與其他納米導(dǎo)電材料復(fù)合時可以很好地改善其導(dǎo)電性差的缺點(diǎn),提高電化學(xué)檢測的靈敏度,因此MOF復(fù)合材料材料是酶生物傳感器的優(yōu)良載體。本文基于ZIF-8及其復(fù)合材料作為電極修飾材料,構(gòu)建了電化學(xué)性質(zhì)優(yōu)異且穩(wěn)定的電化學(xué)酶傳感器,并用于所選酶的底物的檢測。主要內(nèi)容包括:（1）首先在ZIF-8晶體生長過程中摻入PVP分散的碳納米管（CNT）合成出ZIF-8/CNT納米空腔復(fù)合材料,接下來運(yùn)用一鍋法將葡萄糖氧化酶（GOD）和葡萄糖脫氫酶（GDH）分別封裝進(jìn)ZIF-8/CNT空腔內(nèi)部,以此... 

【文章來源】：河北大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電化學(xué)傳感器工作原理

河北大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-2(a)零維納米材料;(b)一維納米材料;(c)二維納米材料;(d)三維納米材料結(jié)構(gòu)示意圖零維納米材料：指三維尺寸均在1~100nm范圍的材料，納米粒子(Nanoparticles)和量子點(diǎn)(Quantumdop)是電化學(xué)傳感器中常用到的零維納米材料。像貴金屬納米粒子[12]由于其尺寸效應(yīng)，可以提高氧化還原物質(zhì)與電極表面之間的電子傳導(dǎo)速率，加速催化。其中，金納米粒子(AuNPs)是零維納米材料中較早開發(fā)并應(yīng)用在電化學(xué)傳感領(lǐng)域的。1973年，F(xiàn)rens[13]用氯金酸為原料，通過控制檸檬酸鈉的用量以及反應(yīng)時間，得到不同粒徑的AuNPs，這為本文中制備AuNPs復(fù)合材料提供了思路。一維納米材料：指在三維空間中有兩個維度的尺寸在1~100nm范圍的材料，納米線，納米棒，納米管均為常見的一維納米材料。其中，碳納米管(CNT)是公認(rèn)的電化學(xué)性能最佳的也是較容易得到的一維納米材料[14]。本文就基于碳納米管為模版構(gòu)建了一系列復(fù)合材料。二維納米材料：指在空間維度中有一個維度的尺寸在納米級別的材料，其中最為典型的二維納米材料要屬石墨烯(graphene)。目前，石墨烯的剝離大部分采用機(jī)械剝離或者溶劑剝離，而Guo[15]課題組利用電化學(xué)還原的方法，在-1.5V下還原得到高質(zhì)量的還原型石墨烯，該方法環(huán)�？焖�，但每次制得材料量相對較少。另外，一種新型二維納米材料MXene成為近年來電化學(xué)儲能等領(lǐng)域的熱門材料，接下來本文會對MXene進(jìn)行更進(jìn)一步探討。三維納米材料：是指由一種或幾種低維度的納米結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的復(fù)合材料，其結(jié)構(gòu)

河北大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-3IRMOF-n的結(jié)構(gòu)示意圖(2)ZIFs系列ZIFs即為沸石咪唑酯骨架材料的簡稱，同樣是Yaghi[23]近年來新合成出來的另一系列MOF。它是用Zn(Ⅱ)(ZIF-1~-4，-6~-8，-10，-11)或Co(Ⅱ)(ZIF-9，-12)與咪唑酯類有機(jī)配體反應(yīng)，合成出具有沸石結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)骨架。ZIFs結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在N2氛圍下熱穩(wěn)定性可高達(dá)550℃，并且ZIF-8可以水相合成[24]，這對于電化學(xué)應(yīng)用更加有利。(3)MILs系列該系列MOFs主要是Ferey[25,26]課題組合成出的，他們用三價金屬(釩、鋁、鐵、鉻等)與對苯二甲酸等含羧酸的配體進(jìn)行合成，得到具有一維孔道結(jié)構(gòu)的MOFs材料，其中以MIL-53和MIL-101最為典型，他們表現(xiàn)出較大的孔徑(10.5)和比表面積(1590m2·g-1)，在水分子吸附和氣體吸附上有很重要的應(yīng)用。(4)PCNs系列該MOFs是美國邁阿密大學(xué)的Zhou[27]教授課題組開發(fā)出的用于CH4吸附的納米級籠狀MOF，經(jīng)測試CH4吸附量超過美國能源局標(biāo)準(zhǔn)28%。1.3.3MOFs材料與其他納米材料復(fù)合近十幾年來，MOFs材料由于具有高度孔隙度的孔狀結(jié)構(gòu)以及可以人為調(diào)節(jié)的孔徑度，這些優(yōu)勢使得它在電化學(xué)傳感領(lǐng)域飛速發(fā)展，MOFs相對其它電極修飾材料有更大的比表面積，可以與小分子物質(zhì)有更多的接觸，增強(qiáng)信號響應(yīng)，但MOFs材料的導(dǎo)電性是困擾它在電化學(xué)發(fā)展的一個重要因素，而與其他導(dǎo)電材料復(fù)合，增強(qiáng)其導(dǎo)電性能將是MOFs材料未來的一個趨勢。(1)MOFs材料與零維納米材料復(fù)合

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電化學(xué)生物傳感器的應(yīng)用[J]. 孔德星.  廣東化工. 2015(01)
[2]基于納米材料電化學(xué)生物傳感器的研究進(jìn)展[J]. 王宗花,郭新美,夏建飛,張菲菲,夏延致,李延輝.  分析測試學(xué)報. 2011(11)
[3]納米材料技術(shù)的發(fā)展趨勢和應(yīng)用機(jī)遇[J]. 張立德.  世界科技研究與發(fā)展. 2002(06)
[4]生物傳感器在醫(yī)學(xué)中新的應(yīng)用[J]. 曾輝.  現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)生物工程學(xué)雜志. 2002(01)
[5]納米材料的性質(zhì)及其制備方法[J]. 錢軍民,李旭祥,黃海燕.  化工新型材料. 2001(07)



本文編號：2947939