TiO2-石墨烯納米復(fù)合材料在生物電分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、本論文主要研究了以溶劑熱法制備的TiO2-石墨烯納米復(fù)合材料（TiO2-G）分別作為生物酶固定化平臺(tái)和光電化學(xué)活性材料，制備了TiO2-G基生物傳感器和光電化學(xué)傳感器，并考察了所制備的傳感器在生物電分析領(lǐng)域的應(yīng)用;此外，還以聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯和TiC14為原料，采用微波輔助法制備了含鈦介孔分子篩(TiSBA-15)，并考察了所制備的TiSBA-15在電催化分析領(lǐng)域的應(yīng)用。具體工作如下:
　　 1.以葡萄糖氧化酶(GOD

2、)為模型酶，TiO2-G為GOD固定化材料，構(gòu)建了葡萄糖生物傳感界面。對(duì)比石墨烯納米片、TiO2納米粒子和TiO2-G分別作為GOD固定化材料，研究發(fā)現(xiàn)其電子轉(zhuǎn)移速率依次為0.97、1.14和3.24 s-1，GOD在TiO2-G納米復(fù)合材料中表現(xiàn)出更快速的直接電子轉(zhuǎn)移，這應(yīng)歸因于石墨烯片與TiO2納米粒子之間的協(xié)同作用?；谄咸烟菍?duì)GOD氧化態(tài)與溶解氧的電催化反應(yīng)的抑制作用，發(fā)展了一種性能良好的第三代葡萄糖生物傳感器。該傳感器具有較好

3、的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，其線性響應(yīng)范圍為5.0×10-4 M～2.0×10-2 M，檢測(cè)下限為1.7×10-4 M(S/N=3)。
　　 2.以TiO2-G為光電化學(xué)活性材料，構(gòu)建了增強(qiáng)的光電化學(xué)傳感平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了TiO2-G納米復(fù)合膜對(duì)NADH的靈敏檢測(cè)。光電化學(xué)研究表明，在可見(jiàn)光照條件下，TiO2-G納米復(fù)合膜對(duì)NADH檢測(cè)的靈敏度是無(wú)光照條件下的2.3倍;與單體TiO2納米粒子對(duì)比研究表明，TiO2-G對(duì)NADH的光電流響應(yīng)大約是

4、前者的5倍，表明石墨烯的引入可以增強(qiáng)TiO2的光電化學(xué)性能，同時(shí)紫外漫反射分析結(jié)果也表明，石墨烯的引入可以大大降低TiO2-G中TiO2納米粒子的禁帶寬度。在優(yōu)化條件下，基于TiO2-G研制的傳感器對(duì)NADH檢測(cè)的線性范圍為1.0×10-8～2.0×10-3M，檢測(cè)下限可達(dá)3.0×10-9M(S/N=3)，為石墨烯基復(fù)合材料在光電傳感領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　 3.以微波輔助法制備的TiSBA-15型分子篩為電催化劑，殼聚糖(

5、CS)為分散劑，通過(guò)一步電沉積法將TiSBA-15和CS共沉積在玻碳電極表面，基于該修飾膜良好的電催化活性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺(DA)的選擇性靈敏檢測(cè)。研究表明，在3.0×10-7～1.01×10-4M濃度范圍內(nèi)，DA濃度與氧化峰電流呈良好的線性關(guān)系，其檢測(cè)下限可達(dá)1.0×10-7M(S/N=3)。同時(shí)，該修飾電極具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，且對(duì)一些常見(jiàn)的離子和氨基酸具有良好的抗干擾作用，因此該體系具有潛在的實(shí)際應(yīng)用前景。