铜基纳米材料及其无酶葡萄糖传感器应用

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糖尿病对于人类来说是一种很常见的疾病,根据世界健康组织的报道,目前世界上约有0.35亿人患有糖尿病,据估计到2030年糖尿病将成为世界上第七大困扰人类的疾病。因此,准确检测血液中葡萄糖的含量将尤为重要,葡萄糖传感器在糖尿病的监测与控制中扮演者重要的角色。目前市场上可供使用的葡萄糖传感器多采用固定化酶构成。然而由于酶这种物质本身容易受到温度、p H、湿度以及化学物质的影响,这就使得葡萄糖酶传感器的稳定性和重复利用率比较差,因此,无酶葡萄糖传感器作为一种检测葡萄糖的手段正越来越多的受到人们的关注。近年来,人们已经在无酶葡萄糖传感器领域取得了显著地成绩,合成了各种电极材料,其中包括基于贵金属(Pt、Au),过渡金属(Ni及其氧化物、Cu及其氧化物),合金以及碳材料与金属及其氧化物的复合材料修饰的电极。其中铜及其氧化物材料由于导电性好、价格低以及电催化氧化葡萄糖的性能较好受到了人们的关注。本论文中利用恒电位电沉积的方法制备自支撑石笋状铜阵列电极以及利用油包水乳液界面反应方法制备的铜/氧化石墨烯复合材料修饰的电极构建电化学葡萄糖生物传感器,与传统方法制备的化学修饰电极相比,本论文中主要研究成果有:(1)采用恒电位电沉积的方法制备了自支撑石笋状铜阵列电极,并对其形貌进行表征。自支撑石笋状铜阵列电极在最佳检测电压0.55V下实验测试,得到电极检测葡萄糖的的灵敏度为1037?A·m M-1·cm-2(R2=0.9947),线性范围为1.0?M~3.0m M,检出限为0.33?M(信噪比=3:1)。自支撑石笋状铜阵列电极作为葡萄糖传感器检测葡萄糖具有良好的重现性、稳定性以及选择性并具有较短的响应时间(<3s),灵敏度较高,并且检出限较低,在检测葡萄糖时具有一定的优势。论文中还考察了自支撑钛基石笋状铜阵列电极在实际中的应用,效果较好。因此,自支撑钛基石笋状铜阵列电极用于检测葡萄糖的方法是可行的。(2)利用溶剂热合成的方法在油包水乳液中进行界面反应制备铜/氧化石墨烯复合材料,并且利用涂覆方法成功制备了Cu/Graphene oxide/GCE电极,对该电极检测葡萄糖的性能进行测试,数据处理后的结果表明,该电极具有良好的选择性、重现性、稳定性,检测葡萄糖的灵敏度为1120?A·m M·cm-2(R2=0.99655),线性范围为3?M~8.5m M,检出限为1.0?M(信噪比=3:1)。该电极检测葡萄糖的的线性范围较宽,并且检测灵敏度相比于其他文献报道较高、检出限也较低,在实际检测葡萄糖中与医院的测定值接近。因此,利用Cu/Graphene Oxide/GCE电极检测葡萄糖的方法相对可靠并且在领域具有一定的优势。
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