基于納米材料的無酶生物傳感器研究.pdf

1、納米科技將引發(fā)人類認知和工業(yè)的革命。其中,納米技術(shù)在生物傳感器上的應(yīng)用引起了全世界科學(xué)家研究的濃厚興趣。生物傳感技術(shù)是一個由生物、化學(xué)、物理、電子技術(shù)等多種學(xué)科相互滲透形成的研究領(lǐng)域。生物傳感器具有選擇性高、分析速度快、操作簡易和儀器價格低廉等特點,而且可進行在線甚至活體分析,在臨床珍斷、環(huán)境監(jiān)測、食品工業(yè)等方面得到了高度重視和廣泛應(yīng)用。納米材料的應(yīng)用將進一步提高生物傳感器的性能,特別是對無酶生物傳感器的構(gòu)建將產(chǎn)生積極和深遠的影響,具有

2、廣闊的發(fā)展前景。
　　 本論文利用納米材料構(gòu)建和發(fā)展了無酶生物傳感器,并應(yīng)用于β-D葡萄糖、H2O2和NADH的檢測。具體研究工作如下:
　　 1.Ni(Ⅲ)對葡萄糖有很好的催化氧化功能,能直接氧化葡萄糖為葡萄糖酸內(nèi)酯。本文采用電沉積的方法在金電極的表面修飾一薄層Ni納米顆粒,研究發(fā)現(xiàn)這種納米級的鎳顆粒比常規(guī)鎳材料具有更為明顯的電催化活性。在0.1mol/L的NaOH溶液中,以0.6 V作為應(yīng)用電位,測得葡萄糖濃度在10

3、.0μmol/L～2.5mmol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,檢出限為5.0μmol/L(S/N=3)；響應(yīng)時間為3s。傳感器制備簡單,無需特殊保管,可重復(fù)使用。
　　 2.以室溫離子液體正辛基-吡啶-六氟磷酸鹽(OPFP)代替?zhèn)鹘y(tǒng)固體石蠟為粘合劑與多壁碳納米管(MWCNT)、石墨粉相混合制備了一種新型的以多壁碳納米管修飾的碳離子液體電極(MWCNT-CILE)。優(yōu)化出制備電極時多壁碳納米管、離子液體(OPFP)與石墨的比例為1:

4、5:4,以鐵氰化鉀為電化學(xué)探針對碳納米管/離子液體/石墨復(fù)合物電極的電化學(xué)行為進行了研究,并與離子液體碳糊電極進行了比較。結(jié)果表明由于MWCN工具有很高電催化活性,疏水性的IL(OPFP)有很強的電子傳導(dǎo)性能和協(xié)同催化作用,使碳納米管/離子液體/石墨復(fù)合物電極對H2O2和NADH具有更好的電流響應(yīng)。
　　 3.以第3章中構(gòu)建的多壁碳納米管修飾的碳離子液體電極(MWCNT-CILE)為無酶葡萄糖傳感器在堿性條件下測定葡萄糖濃度。研

5、究表明通過在0.5mol/L的H2SO4中對電極表面的進一步活化,選擇在0.1mol/L的NaOH支持電解液中,0.6V的應(yīng)用電位,測得葡萄糖濃度在50.0μmol/L～8.0 mmol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,檢出限為10.0μmol/L(S/N=3),響應(yīng)靈敏度高達445.8μAmM-1cm-2；響應(yīng)時間小于5s。重現(xiàn)性和穩(wěn)定性良好,對抗壞血酸(AA)和尿酸(UA)具有一定的抗干擾作用,因而具有實際應(yīng)用于血糖中葡萄糖含量檢測的可能