本文關(guān)鍵詞：基于Cu及CuNi納米材料自支撐電極構(gòu)筑的無酶葡萄糖傳感器

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【摘要】：糖尿病屬于一種慢性代謝性疾病,它會引起多種并發(fā)癥,從而危害人類健康,但是這些并發(fā)癥可以通過個人嚴格控制血糖濃度而得到大幅降低。因此,發(fā)展快速、精確、穩(wěn)定的葡萄糖檢測技術(shù)是非常重要的。過去幾十年,人們在無酶葡萄糖電化學傳感器領(lǐng)域取得了較大進展,但大部分用于葡萄糖無酶檢測的工作電極是將活性物質(zhì)通過粘結(jié)劑粘在玻碳電極表面制備的化學修飾電極。這種方式制備的電極有很多缺點,如制備繁瑣、活性物質(zhì)易脫落、電極的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性不好。而通過電沉積等方法直接將金屬或金屬氧化物沉積于基體表面或者用化學腐蝕的方法在金屬表面制造微結(jié)構(gòu)所制備的自支撐電極能夠在一定程度上克服化學修飾電極本身存在的一些缺陷,如沉積在基體表面的活性物質(zhì)不易脫落;電極的重現(xiàn)性、穩(wěn)定性較好;使用壽命較長等。本文通過恒電位電沉積的方法制備了鈦基Cu以及CuNi合金兩種自支撐電極,并進一步構(gòu)建了電化學葡萄糖生物傳感器,以下是本文的主要研究結(jié)果:(1)通過恒電位電沉積的方法制備了鈦基Cu納米線自支撐電極,并對該電極構(gòu)筑的無酶檢測葡萄糖的性能進行了研究探索。結(jié)果表明,在0.1 mol·L-1 NaOH電解質(zhì)溶液、0.7 V工作電壓的測試條件下,該電極檢測葡萄糖的靈敏度高達4984.6μA·mM-1·cm-2(R2=0.9965);線性范圍為1.0μmol·L-1~6.053 mmol·L-1;檢出限為0.33μmol·L-1;響應(yīng)時間小于4 s;多巴胺、抗壞血酸、尿酸等常見干擾物質(zhì)對檢測的干擾非常小使該電極對葡萄糖具有良好的選擇性;此外,該無酶葡萄糖傳感器在實際檢測人體血清中葡萄糖時具有較高的準確度。(2)在電化學工作站中采用恒電位電沉積的方法制備了自支撐鈦基枝晶狀CuNi合金電極,這種枝晶狀的CuNi合金具有較大的比表面積和貫通結(jié)構(gòu),有利于電子傳遞,加之該雙金屬體系所具有的協(xié)同催化效應(yīng),該電極在電氧化葡萄糖方面表現(xiàn)出很高的催化活性。在0.1 mol·L-1 NaOH電解質(zhì)溶液、0.55 V測試電壓條件下,該自支撐鈦基CuNi合金電極無酶檢測葡萄糖的靈敏度高達到6598.5μA·mM-1·cm-2(R2=0.9965);線性范圍較寬(5.0μmol·L-1~2.2 mmol·L-1);檢出限較低(1.67μmol·L-1);響應(yīng)速度較快(小于4 s);穩(wěn)定性較好;此外,該葡萄糖傳感器在實際檢測人體血糖方面具有很高的可行性。
【關(guān)鍵詞】：無酶葡萄糖傳感器 恒電位沉積 自支撐電極 Cu納米線 CuNi合金
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 電化學生物傳感器簡介11-12
• 1.3 酶電化學葡萄糖生物傳感器的發(fā)展歷程12-15
• 1.3.1 第一代酶電化學葡萄糖傳感器13-14
• 1.3.2 第二代酶電化學葡萄糖傳感器14-15
• 1.3.3 第三代酶電化學葡萄糖傳感器15
• 1.4 無酶電化學葡萄糖生物傳感器15-22
• 1.4.1 無酶電化學葡萄糖傳感器的分類16-17
• 1.4.2 無酶電化學葡萄糖傳感器電催化葡萄糖機理17-18
• 1.4.3 納米材料在無酶葡萄糖傳感器中的應(yīng)用18-21
• 1.4.4 自支撐電極在無酶葡萄糖傳感器中的應(yīng)用21-22
• 1.5 課題的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點22-24
• 1.5.1 主要研究內(nèi)容22-23
• 1.5.2 課題創(chuàng)新點23-24
• 第2章 實驗部分24-28
• 2.1 實驗主要試劑和儀器設(shè)備24-25
• 2.1.1 實驗主要試劑24
• 2.1.2 實驗主要設(shè)備24-25
• 2.2 表征方法25
• 2.2.1 掃描電子顯微鏡（SEM）25
• 2.2.2 透射電子顯微鏡（TEM）25
• 2.2.3 X-射線衍射儀（XRD）25
• 2.3 電化學測試方法25-28
• 2.3.1 恒電位電沉積26
• 2.3.2 循環(huán)伏安法26-27
• 2.3.3 電流-時間曲線27-28
• 第3章 自支撐鈦基Cu納米線電極的制備及其在無酶檢測葡萄糖中的應(yīng)用28-44
• 3.1 引言28-29
• 3.2 工作電極的制備29-32
• 3.2.1 自支撐鈦基Cu納米線電極的制備29
• 3.2.2 影響自支撐鈦基Cu納米線電極制備的因素29-32
• 3.3 形貌與結(jié)構(gòu)表征32-33
• 3.3.1 自支撐鈦基Cu納米線電極的XRD表征32
• 3.3.2 自支撐鈦基Cu納米線電極的TEM表征32-33
• 3.4 自支撐鈦基Cu納米線電極用于無酶檢測葡萄糖的研究33-43
• 3.4.1 無酶檢測葡萄糖原理及基體鈦片的影響33-34
• 3.4.2 無酶檢測葡萄糖掃描速度的研究34-35
• 3.4.3 不同葡萄糖濃度下循環(huán)伏安曲線的研究35-36
• 3.4.4 無酶檢測葡萄糖最佳工作電位的研究36-37
• 3.4.5 無酶檢測葡萄糖電流-時間曲線的研究37-38
• 3.4.6 自支撐鈦基Cu納米線電極對葡萄糖的選擇性考察38-39
• 3.4.7 自支撐鈦基Cu納米線電極的重現(xiàn)性考察39-40
• 3.4.8 自支撐鈦基Cu納米線電極的穩(wěn)定性考察40-41
• 3.4.9 自支撐鈦基Cu納米線電極用于人體血糖濃度的測定41-42
• 3.4.10 自支撐鈦基Cu納米線電極測定人體血糖的加標回收率考察42
• 3.4.11 該傳感器與其它有關(guān)文獻工作對比42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第4章 自支撐鈦基CuNi合金電極的制備及其在無酶檢測葡萄糖中的應(yīng)用44-59
• 4.1 引言44-45
• 4.2 自支撐鈦基CuNi合金工作電極的制備45-46
• 4.3 形貌及結(jié)構(gòu)表征46-48
• 4.3.1 自支撐鈦基CuNi合金電極的XRD表征46-47
• 4.3.2 自支撐鈦基CuNi合金電極的SEM表征47-48
• 4.4 自支撐鈦基CuNi合金電極用于無酶葡萄糖檢測的研究48-58
• 4.4.1 基體鈦片對無酶檢測活性影響的研究49-50
• 4.4.2 無酶檢測葡萄糖掃描速度的研究50
• 4.4.3 不同葡萄糖濃度下循環(huán)伏安曲線的研究50-51
• 4.4.4 無酶檢測葡萄糖最佳工作電位的研究51-52
• 4.4.5 無酶檢測葡萄糖電流-時間曲線的研究52-53
• 4.4.6 自支撐鈦基CuNi合金電極對葡萄糖的選擇性研究53-54
• 4.4.7 自支撐鈦基CuNi合金電極的重現(xiàn)性研究54-55
• 4.4.8 自支撐鈦基CuNi合金電極的穩(wěn)定性研究55-56
• 4.4.9 自支撐鈦基CuNi合金電極用于人體血糖濃度的測定56-57
• 4.4.10 自支撐鈦基CuNi合金電極測定人體血糖的加標回收率考察57
• 4.4.11 該傳感器與其它有關(guān)文獻工作對比57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻60-70
• 致謝70

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李冉冉;基于Cu及CuNi納米材料自支撐電極構(gòu)筑的無酶葡萄糖傳感器[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

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本文編號：532683