本文關(guān)鍵詞：基于聚苯胺—石墨烯復(fù)合物的電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)筑和性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：生物傳感器,作為一種測(cè)量準(zhǔn)確、便攜、成本低廉、制備簡(jiǎn)單的測(cè)定裝置,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到醫(yī)學(xué)、生物、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域,受到越來(lái)越多的重視。本文主要以聚苯胺、石墨烯及其復(fù)合物為載體構(gòu)筑葡萄糖和酚類電化學(xué)生物傳感器,并對(duì)兩種生物傳感器的性能以及聚苯胺的形貌和性能進(jìn)行研究。采用循環(huán)伏安法,在含有石墨烯的苯胺溶液中原位聚合苯胺,制備聚苯胺-石墨烯納米復(fù)合物,并以該復(fù)合物為載體,構(gòu)筑基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖生物傳感器。分別采用掃描電子顯微鏡、循環(huán)伏安法和電化學(xué)阻抗譜對(duì)該生物傳感器的形貌和性能進(jìn)行表征。通過(guò)測(cè)定不同pH和工作電位下該傳感器對(duì)一定濃度葡萄糖溶液的安培響應(yīng),確定其最優(yōu)測(cè)試條件(最優(yōu)pH和工作電位)。在最優(yōu)條件下,該生物傳感器測(cè)定葡萄糖的線性范圍為10.0μM-1.48 mM(R2=0.9988),靈敏度為22.1 μA mM-1 cm-2,檢測(cè)下限為2.769μM(S/N=3),表觀米氏常數(shù)(KMa)為3.26mM。研究了該生物傳感器對(duì)甘氨酸、D-半乳糖、尿素、L-苯丙氨酸、抗壞血酸以及L-酪氨酸這些血液中共存的物質(zhì)的抗干擾性。結(jié)果表明,該生物傳感器的選擇性和靈敏度高,能夠用于人體血糖的檢測(cè)。聚苯胺,作為一種酶的固定材料,其形貌對(duì)生物傳感器的性能有較大影響,因此對(duì)其形貌和性能做了比較系統(tǒng)的研究。采用循環(huán)伏安法,通過(guò)控制苯胺濃度和掃描速率制備了八種不同聚合條件的聚苯胺。掃描電子顯微鏡結(jié)果表明,隨著聚合條件的改變,聚苯胺可能呈花瓣形、海膽形、棒狀納米結(jié)構(gòu),因此可通過(guò)控制聚合條件達(dá)到聚苯胺形貌可控的目的。紫外-可見光譜和紅外光譜結(jié)果表明,聚合條件變化對(duì)聚苯胺的電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)影響較小,但對(duì)其氧化程度稍有影響。X-射線衍射光譜結(jié)果表明,所制備的聚苯胺為高摻雜度的半結(jié)晶的聚苯胺鹽,且掃描速率一定時(shí),聚苯胺的相對(duì)結(jié)晶度隨著苯胺濃度的增加而增加,而掃描速率對(duì)聚苯胺相對(duì)結(jié)晶度的影響則較小。此外,以石墨烯或聚丙烯腈-石墨烯復(fù)合物作為多酚氧化酶的固定和負(fù)載材料,采用滴涂法制備了兩種類型的酚類生物傳感器。對(duì)于聚丙烯腈-石墨烯／殼聚糖-多酚氧化酶生物傳感器,研究了電極材料對(duì)生物傳感器性能的影響。安培測(cè)定結(jié)果表明采用玻碳電極構(gòu)筑的生物傳感器的靈敏度(6.079μA μM-1 cm-2)要高于采用鉑電極構(gòu)筑的傳感器的靈敏度(1.455μA μM-1 cm-2),因此玻碳電極更適合用于構(gòu)筑酚類生物傳感器。對(duì)于石墨烯-殼聚糖-多酚氧化酶生物傳感器,研究了殼聚糖溶液的pH對(duì)所構(gòu)筑生物傳感器性能的影響。發(fā)現(xiàn)該傳感器的響應(yīng)電流大小受多酚氧化酶活性和石墨烯分散性的雙重影響,其中石墨烯分散性占主導(dǎo)地位。在較低的pH條件下,石墨烯的分散性較好,而多酚氧化酶也保持有一定活性,因此所構(gòu)筑傳感器對(duì)底物的安培響應(yīng)較高。然而,這兩類生物傳感器都存在信號(hào)漂移和衰減的問(wèn)題。采用戊二醛蒸氣交聯(lián)法可以解決信號(hào)漂移的問(wèn)題,但信號(hào)衰減仍然存在,有待于進(jìn)一步探索。
【關(guān)鍵詞】：聚苯胺 石墨烯 納米復(fù)合物 聚丙烯腈 生物傳感器
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第一章 緒論12-38
• 1.1 電化學(xué)生物傳感器概述12-22
• 1.1.1 電化學(xué)生物傳感器的定義及工作原理12-13
• 1.1.2 電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)筑方法13-19
• 1.1.3 電化學(xué)生物傳感器評(píng)價(jià)指標(biāo)19-22
• 1.2 基于聚苯胺和石墨烯的電化學(xué)生物傳感器研究進(jìn)展22-36
• 1.2.1 葡萄糖電化學(xué)生物傳感器研究進(jìn)展22-26
• 1.2.2 酚類電化學(xué)生物傳感器研究進(jìn)展26-28
• 1.2.3 聚苯胺在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用28-32
• 1.2.4 石墨烯在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用32-34
• 1.2.5 聚苯胺/石墨烯復(fù)合物在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用34-36
• 1.3 課題的目的和意義、研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)36-38
• 1.3.1 課題的目的和意義36
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容36-37
• 1.3.3 課題的創(chuàng)新點(diǎn)37-38
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分38-45
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑38-39
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器39
• 2.3 聚苯胺及聚苯胺(PANI)-石墨烯(GRA)復(fù)合物的制備39-41
• 2.3.1 電極處理39-40
• 2.3.2 聚苯胺的合成40-41
• 2.3.3 聚苯胺-石墨烯復(fù)合物的合成41
• 2.4 基于聚苯胺-石墨烯復(fù)合物的電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)筑41-42
• 2.4.1 葡萄糖電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)筑41
• 2.4.2 酚類電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)筑41-42
• 2.5 基于聚丙烯腈(PAN)-石墨烯復(fù)合物的酚類電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)筑42
• 2.6 基于石墨烯的酚類電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)筑42-43
• 2.7 生物傳感器的電化學(xué)表征和測(cè)試43-44
• 2.8 其它表征測(cè)試44-45
• 第三章 基于聚苯胺-石墨烯復(fù)合物的葡萄糖電化學(xué)生物傳感器45-56
• 3.1 聚苯胺及聚苯胺-石墨烯復(fù)合物的電化學(xué)合成45-46
• 3.2 修飾材料的形貌表征46-47
• 3.3 電化學(xué)特性47-49
• 3.4 測(cè)定條件優(yōu)化49-50
• 3.5 安培響應(yīng)測(cè)試50-52
• 3.6 選擇性和穩(wěn)定性研究52-54
• 3.7 應(yīng)用測(cè)試54
• 3.8 本章小結(jié)54-56
• 第四章 酚類電化學(xué)生物傳感器的初步研究56-63
• 4.1 基于聚苯胺-石墨烯納米復(fù)合物的酚類生物傳感器56-57
• 4.2 基于聚丙烯腈(PAN)-石墨烯復(fù)合物的酚類生物傳感器57-59
• 4.3 基于石墨烯的酚類生物傳感器59-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第五章 不同形貌納米結(jié)構(gòu)聚苯胺的可控合成63-75
• 5.1 電化學(xué)聚合苯胺的動(dòng)力學(xué)特征63-65
• 5.2 聚合條件對(duì)聚苯胺形貌的影響65-69
• 5.3 聚合條件對(duì)聚苯胺譜學(xué)特征的影響69-73
• 5.3.1 紫外-可見光譜和紅外光譜分析69-72
• 5.3.2 X-射線衍射光譜分析72-73
• 5.4 本章小結(jié)73-75
• 第六章 結(jié)論與展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-98
• 作者簡(jiǎn)歷98

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  本文關(guān)鍵詞：基于聚苯胺—石墨烯復(fù)合物的電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)筑和性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：320783