本文關鍵詞：基于石墨烯納米復合膜生物傳感器的制備及其分析應用

  更多相關文章： 氧化銅納米粒子 石墨烯 亞葉酸鈣 L-半胱氨酸 陽極掃描極化反向催化 伏安法

【摘要】：生物體內某些有機分子如氨基酸、蛋白質、核苷酸,或者新陳代謝過程中所需的有機分子在機體內具有重要作用,其含量的正常與否不僅會影響機體正常運行,而且還可能與某些疾病有關。因此,建立簡單、快速檢測這些有機分子含量的方法顯得尤為重要。利用電化學方法制備電化學傳感器,并且應用于實際樣品的檢測,進而實現(xiàn)體內或者體外的及時檢測具有現(xiàn)實意義�；谝陨纤悸�,我們制備了亞葉酸鈣傳感器和L-半胱氨酸傳感器,具體工作如下：1.利用銅電極為工作電極,首先在堿性溶液中陽極極化,之后采用循環(huán)伏安法電沉積石墨烯,制備了石墨烯／氧化銅納米粒子／銅修飾電極,用于檢測亞葉酸鈣含量,該方法簡單、快速。XPS和Raman表征結果說明了氧化銅納米粒子的形成和石墨烯的成功修飾。氧化銅納米粒子對亞葉酸鈣的氧化起到了一定的催化作用,石墨烯的存在起到了保護電極表面,保證修飾電極的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性的作用。采用循環(huán)伏安法對亞葉酸鈣在堿性溶液中的氧化還原行為進行了研究,利用陽極掃描極化反向催化伏安法(PSPRCV)對亞葉酸鈣進行了定量檢測,該方法的采用能夠扣除背景電流的影響,提高檢測的靈敏度。在2.0×10-7M到2.0×105M范圍內具有很好的線性,靈敏度為22.0μA·μM-1·cm-2,檢測限達到7.6×10-8 M(S/N=3),并且應用于實際樣品的檢測中,取得了很好的結果。2.采用恒電位技術在玻碳電極表面電沉積銅納米粒子,之后循環(huán)伏安法在上述電極表面電沉積石墨烯,在此過程中銅納米粒子被氧化成氧化銅,制備了氧化銅-石墨烯復合膜修飾電極檢測亞葉酸鈣含量。SEM和XPS表征結果證明了方法的可行性：氧化銅的形成和石墨烯的沉積改變了修飾電極的表面形貌,增加了電極的比表面積,提高了對亞葉酸鈣的催化活性。采用循環(huán)伏安法對亞葉酸鈣在堿性溶液中的氧化還原行為進行了研究,陽極掃描極化反向催化伏安法(PSPRCV)對亞葉酸鈣進行了定量檢測。與之前的石墨烯／氧化銅納米粒子／銅修飾電極相比,該修飾電極對亞葉酸鈣具有更好的檢測能力,檢測范圍增大為1.0×1 0-7M到3.0×10-5 M,在三倍信噪比情況下檢測限達到6.8×10-8 M,并且成功應用到實際樣品的檢測中。3.在堿性溶液中,采用恒電位技術將玻碳電極極化,之后采用循環(huán)伏安法在電極表面一步沉積納米金和石墨烯,制備了納米金-石墨烯復合膜修飾電極,采用差分脈沖伏安法檢測L-半胱氨酸含量。玻碳電極的極化使電極表面生成更多含氧基團,對L-半胱氨酸的氧化起到了催化作用,共沉積的石墨烯和納米金復合膜結合了兩者的優(yōu)點,既提高了電子的傳輸能力,增加了電極的比表面積,也有效地防止了石墨烯的團聚。在最佳實驗條件下,檢測范圍為5.0×1 0-6到5.0×104M,靈敏度為109.26μA·μM-1·cm-2,檢測限達到1.96μM(S/N=3)。
【關鍵詞】：氧化銅納米粒子 石墨烯 亞葉酸鈣 L-半胱氨酸 陽極掃描極化反向催化 伏安法
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TP212
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 化學修飾電極的定義12
• 1.2 化學修飾電極的制備12-15
• 1.2.1 電極的預處理12-13
• 1.2.2 修飾電極的分類和制備13-15
• 1.3 電極表面修飾材料15-17
• 1.3.1 化學材料修飾電極15
• 1.3.2 金屬、金屬氧化物納米粒子修飾電極15-16
• 1.3.3 石墨烯修飾電極16
• 1.3.4 生物材料修飾電極16-17
• 1.4 石墨烯性質及其在傳感器方面的應用17-19
• 1.4.1 石墨烯結構及其性質17-18
• 1.4.2 基于石墨烯修飾材料的電化學傳感器18-19
• 1.4.2.1 重金屬傳感器18
• 1.4.2.2 生物有機分子傳感器18
• 1.4.2.3 基于石墨烯的其他傳感器18-19
• 1.5 本論文的設計思路和主要工作19-21
• 參考文獻21-24
• 第二章 石墨烯/氧化銅納米粒子/銅電極對亞葉酸鈣的電催化氧化及其分析應用24-38
• 2.1 引言24-25
• 2.2 實驗部分25-26
• 2.2.1 試劑25
• 2.2.2 儀器25-26
• 2.2.3 石墨烯/氧化銅納米粒子/銅修飾電極的制備26
• 2.2.4 陽極掃描極化反向催化伏安法(PSPRCV)檢測亞葉酸鈣26
• 2.3 結果與討論26-34
• 2.3.1 石墨烯在氧化銅納米粒子/銅電極上的沉積26-27
• 2.3.2 修飾電極的表征27-29
• 2.3.3 亞葉酸鈣在修飾電極上的電化學行為29-32
• 2.3.4 線性范圍和檢測限32-33
• 2.3.5 重復性和穩(wěn)定性33-34
• 2.3.6 實際樣品的檢測34
• 2.4 本章小結34-35
• 參考文獻35-38
• 第三章 氧化銅-石墨烯復合膜電極對亞葉酸鈣的電催化氧化及其分析應用38-52
• 3.1 引言38-39
• 3.2 實驗部分39-41
• 3.2.1 試劑39-40
• 3.2.2 儀器40
• 3.2.3 修飾電極的制備40
• 3.2.4 陽極掃描極化反向催化伏安法(PSPRCV)檢測亞葉酸鈣40-41
• 3.3 結果與討論41-49
• 3.3.1 氧化銅-石墨烯復合膜在電極表面的形成41-42
• 3.3.2 修飾電極的表征42-44
• 3.3.3 亞葉酸鈣在修飾電極上的電化學行為44-46
• 3.3.4 條件實驗的優(yōu)化46-47
• 3.3.5 線性范圍和檢測限47-49
• 3.3.6 重復性和穩(wěn)定性49
• 3.3.7 實際樣品的檢測49
• 3.4 本章小結49-50
• 參考文獻50-52
• 第四章 納米金-石墨烯復合膜修飾電極差分脈沖伏安法檢測L-半胱氨酸52-64
• 4.1 引言52-53
• 4.2 實驗部分53-55
• 4.2.1 實驗儀器53-54
• 4.2.2 實驗試劑54
• 4.2.3 納米金-石墨烯復合膜修飾電極的制備54
• 4.2.4 差分脈沖伏安法對L-CySH的檢測54-55
• 4.3 結果與討論55-60
• 4.3.1 修飾電極的表征55-56
• 4.3.2 L-CySH在修飾電極上的循環(huán)伏安特性56
• 4.3.3 L-CySH在不同修飾電極上的電化學行為56-57
• 4.3.4 實驗條件優(yōu)化57-59
• 4.3.5 檢測范圍和檢測限59-60
• 4.3.6 重復性和穩(wěn)定性60
• 4.4 本章小結60-61
• 參考文獻61-64
• 在讀期間完成的學術論文64-66
• 致謝66

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