基于聚苯胺-石墨烯復合物的電化學生物傳感器的構筑和性能研究.pdf

1、生物傳感器，作為一種測量準確、便攜、成本低廉、制備簡單的測定裝置，已經(jīng)被廣泛應用到醫(yī)學、生物、水質(zhì)監(jiān)測等各個領域，受到越來越多的重視。本文主要以聚苯胺、石墨烯及其復合物為載體構筑葡萄糖和酚類電化學生物傳感器，并對兩種生物傳感器的性能以及聚苯胺的形貌和性能進行研究。
　　采用循環(huán)伏安法，在含有石墨烯的苯胺溶液中原位聚合苯胺，制備聚苯胺-石墨烯納米復合物，并以該復合物為載體，構筑基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖生物傳感器。分別采用掃描電子顯微

2、鏡、循環(huán)伏安法和電化學阻抗譜對該生物傳感器的形貌和性能進行表征。通過測定不同pH和工作電位下該傳感器對一定濃度葡萄糖溶液的安培響應，確定其最優(yōu)測試條件（最優(yōu)pH和工作電位）。在最優(yōu)條件下，該生物傳感器測定葡萄糖的線性范圍為10.0μM-1.48 mM(R2=0.9988)，靈敏度為22.1μAmM-1 cm-2，檢測下限為2.769μM(S/N=3)，表觀米氏常數(shù)（KαM）為3.26mM。研究了該生物傳感器對甘氨酸、D-半乳糖、尿素、L

3、-苯丙氨酸、抗壞血酸以及L-酪氨酸這些血液中共存的物質(zhì)的抗干擾性。結果表明，該生物傳感器的選擇性和靈敏度高，能夠用于人體血糖的檢測。
　　聚苯胺，作為一種酶的固定材料，其形貌對生物傳感器的性能有較大影響，因此對其形貌和性能做了比較系統(tǒng)的研究。采用循環(huán)伏安法，通過控制苯胺濃度和掃描速率制備了八種不同聚合條件的聚苯胺。掃描電子顯微鏡結果表明，隨著聚合條件的改變，聚苯胺可能呈花瓣形、海膽形、棒狀納米結構，因此可通過控制聚合條件達到聚苯胺

4、形貌可控的目的。紫外-可見光譜和紅外光譜結果表明，聚合條件變化對聚苯胺的電子結構和化學結構影響較小，但對其氧化程度稍有影響。X-射線衍射光譜結果表明，所制備的聚苯胺為高摻雜度的半結晶的聚苯胺鹽，且掃描速率一定時，聚苯胺的相對結晶度隨著苯胺濃度的增加而增加，而掃描速率對聚苯胺相對結晶度的影響則較小。
　　此外，以石墨烯或聚丙烯腈-石墨烯復合物作為多酚氧化酶的固定和負載材料，采用滴涂法制備了兩種類型的酚類生物傳感器。對于聚丙烯腈-石墨

5、烯/殼聚糖-多酚氧化酶生物傳感器，研究了電極材料對生物傳感器性能的影響。安培測定結果表明采用玻碳電極構筑的生物傳感器的靈敏度(6.079μAμM-1 cm-2)要高于采用鉑電極構筑的傳感器的靈敏度(1.455μAμM-1 cm-2)，因此玻碳電極更適合用于構筑酚類生物傳感器。對于石墨烯-殼聚糖-多酚氧化酶生物傳感器，研究了殼聚糖溶液的pH對所構筑生物傳感器性能的影響。發(fā)現(xiàn)該傳感器的響應電流大小受多酚氧化酶活性和石墨烯分散性的雙重影響，其