發(fā)布時間：2017-05-21 17:05

  本文關(guān)鍵詞：基于石墨烯的乳酸傳感器研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：乳酸是人體內(nèi)糖類無氧代謝的關(guān)鍵產(chǎn)物,在疾病的診斷和治療、科學(xué)運動管理中有重要意義。因此構(gòu)建一種可實現(xiàn)快速檢測的、低成本、一次性乳酸傳感器是很必要的。石墨烯,一種具有超大比表面積的新型納米材料,表現(xiàn)出高導(dǎo)電性和優(yōu)良的生物相容性,被廣泛運用在高性能電化學(xué)傳感器的研究中。本文的研究目標就是利用碳糊電極構(gòu)建一種低成本的乳酸傳感器,并在此基礎(chǔ)上,利用石墨烯的優(yōu)良導(dǎo)電性構(gòu)建一種石墨烯增強的高靈敏度、快速響應(yīng)的乳酸傳感器。本文首先制備了一種以碳糊電極為基底的乳酸傳感器。優(yōu)化了該乳酸傳感器的制備、工作參數(shù),并測試了在最優(yōu)工作參數(shù)下該傳感器的性能。在最優(yōu)工作條件下,以碳糊電極為基底的乳酸傳感器的靈敏度為1.85μA·mM-1,在1mM-15mM范圍內(nèi)表現(xiàn)出較好的線性性,最低檢測限為0.63mM,有較好的一致性、抗干擾性,基本滿足了快速床邊檢測乳酸的檢測要求。本文還進一步研制了石墨烯修飾的乳酸傳感器。首先,確定了在碳糊電極上修飾石墨烯所用的修飾方法,對該石墨烯修飾方法的操作參數(shù)進行了優(yōu)化,通過掃描電子顯微鏡、循環(huán)伏安法等手段對電極的結(jié)構(gòu)和性能進行了表征,結(jié)果表明石墨烯修飾的碳糊電極具有更快的電子傳遞速度。之后,基于石墨烯修飾的碳糊電極構(gòu)建了石墨烯修飾的乳酸傳感器,完成了傳感器的工作參數(shù)優(yōu)化和最優(yōu)工作條件下的性能測試。經(jīng)測試,石墨烯修飾的乳酸傳感器的具有高靈敏度(2.38μA·mM-1)、較好的一致性和線性性,線性檢測范圍達到0.5mM-15mM,最低檢測限達到0.06mM,可以實現(xiàn)對乳酸的快速檢測(10s)。本文最后比較了制備的修飾了石墨烯和未修飾石墨烯的兩種乳酸傳感器的傳感器性能,結(jié)果表明修飾石墨烯提高了傳感器的靈敏度,縮短了響應(yīng)時間,改善了傳感器的一致性,但是傳感器的抗干擾性受到了影響。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 乳酸傳感器 絲網(wǎng)印刷電極 一次性傳感器
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-29
• 1.1 生物傳感器11-16
• 1.1.1 生物傳感器概述11-12
• 1.1.2 生物傳感器的應(yīng)用12-14
• 1.1.3 電化學(xué)生物傳感器概述14
• 1.1.4 電流型生物傳感器概述14-15
• 1.1.5 電流型生物傳感器發(fā)展歷程15-16
• 1.2 納米材料在生物傳感器中的應(yīng)用16-22
• 1.2.1 納米材料概述16-18
• 1.2.2 納米材料在生物傳感器中的功能18-19
• 1.2.3 石墨烯概述19-20
• 1.2.4 石墨烯在生物傳感器中的應(yīng)用20-22
• 1.3 基于納米材料的乳酸傳感器22-26
• 1.3.1 乳酸的檢測意義22-23
• 1.3.2 乳酸傳感器概述23-25
• 1.3.3 基于納米材料的乳酸傳感器25-26
• 1.4 本文研究內(nèi)容與工作26-29
• 第二章 實驗原理與技術(shù)分析29-39
• 2.1 電流型乳酸傳感器的構(gòu)建29-34
• 2.1.1 基底電極29-31
• 2.1.2 乳酸敏感酶31-32
• 2.1.3 酶固定方法32-33
• 2.1.4 人工電子傳遞劑33-34
• 2.2 石墨烯的制備與修飾方法34-38
• 2.2.1 石墨烯的制備方法34-35
• 2.2.2 氧化石墨烯的還原35-36
• 2.2.3 基于電化學(xué)還原的石墨烯修飾36-38
• 2.3 本章小結(jié)38-39
• 第三章 無石墨烯修飾的乳酸傳感器的制備與優(yōu)化39-50
• 3.1 引言39
• 3.2 實驗部分39-41
• 3.2.1 實驗材料和實驗儀器39-40
• 3.2.2 乳酸傳感器的制備40-41
• 3.2.3 實驗過程41
• 3.3 乳酸傳感器的參數(shù)優(yōu)化41-46
• 3.3.1 乳酸氧化酶的用量優(yōu)化41-42
• 3.3.2 鐵氰化鉀用量優(yōu)化42-43
• 3.3.3 工作電壓優(yōu)化43-44
• 3.3.4 工作時間優(yōu)化44-46
• 3.4 優(yōu)化條件下的乳酸傳感器的測試46-48
• 3.4.1 乳酸傳感器的電流-濃度校正曲線46-47
• 3.4.2 乳酸傳感器的抗干擾性47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-50
• 第四章 石墨烯修飾的乳酸傳感器研究50-66
• 4.1 引言50-51
• 4.2 石墨烯修飾的碳糊電極的制備與測試51-58
• 4.2.1 實驗材料和實驗儀器51-52
• 4.2.2 石墨烯修飾的碳糊電極的制備52
• 4.2.3 實驗過程52-53
• 4.2.4 還原電位的選擇53-54
• 4.2.5 還原時間的優(yōu)化54-56
• 4.2.6 石墨烯修飾的碳糊電極的掃描電鏡圖56
• 4.2.7 石墨烯修飾的碳糊電極的電化學(xué)特性測試56-58
• 4.3 石墨烯修飾的乳酸傳感器的制備與測試58-64
• 4.3.1 實驗試劑材料58
• 4.3.2 電極的制備58-60
• 4.3.3 實驗過程60
• 4.3.4 石墨烯修飾的乳酸傳感器的時間-電流曲線60-61
• 4.3.5 石墨烯修飾的乳酸傳感器的工作電位確定61-62
• 4.3.6 石墨烯修飾的乳酸傳感器的電流-濃度響應(yīng)曲線62-63
• 4.3.7 石墨烯修飾的乳酸傳感器的抗干擾性63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 第五章 石墨烯修飾和無石墨烯修飾的乳酸傳感器的性能對比研究66-74
• 5.1 引言66-67
• 5.2 相同工作條件下的性能對比67-70
• 5.2.1 靈敏度、線性度與一致性67-69
• 5.2.2 抗干擾性69-70
• 5.3 工作在各自最優(yōu)條件下的性能對比70-73
• 5.3.1 靈敏度、線性度與一致性70-71
• 5.3.2 抗干擾性71-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-77
• 6.1 現(xiàn)有工作總結(jié)74-75
• 6.2 進一步研究展望75-77
• 參考文獻77-85
• 致謝85-86
• 個人簡歷86-87
• 作者在學(xué)期間取得的科研成果87

【參考文獻】

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本文編號：384257