基于纳米材料修饰的电化学传感器的研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:RockyZhang111
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定量检测和分析葡萄糖及H2O2的浓度在医学、药物学、食品卫生以及工业生产等众多领域具有很重要的应用。目前对葡萄糖和H2O2的定量测定采用酶生物传感器,其具有高的选择性与灵敏度,但是其检测结果易受酶自身的特点和酶固定化技术的影响。利用无机纳米材料修饰电极制备的无酶传感器具有检测时间短、费用低廉、电极可重复使用的优点,其研究在近年来受到广泛的关注。本论文制备不同结构的铜及其氧化物纳米材料,并将其修饰在玻碳电极上构建了无酶电化学生物传感器,实现了葡萄糖和H2O2在电极上的直接氧化,具有一定的应用前景。主要工作及取得的研究结果如下:1.采用液相化学还原法制备超细Cu粉末,系统研究了制备条件对产物尺寸以及形貌的影响。实验结果表明反应只能在酸性条件下进行,且溶液pH值越小,产物尺寸越小,形貌由球状变得不规则;提高温度有利于反应的发生;表面活性剂PVP K-30在本实验范围内对产物的尺寸和形貌影响不大。电化学研究表明此材料修饰的电极对H2O2具有较好的电化学催化能力,但是在电极反应过程中易被氧化。2.采用射频感应耦合等离子体氧化技术对纯Cu粉末进行氧化处理,XRD检测证明氧化后产物中含有少量Cu2O。基于此材料修饰的电极的电化学行为表明,该修饰电极检测双氧水的能力与制备的铜粉相似。3.以DMF为反应溶剂,利用NaBH4还原CuSO4制备出尺寸均匀的Cu2O颗粒,尺寸约为200nm,具有多层级自组装结构和良好的结晶度;产物比表面积为13.1m2/g。电化学研究表明采用此材料制备的Cu2O/Nafion/GC传感器具有很好的电化学催化能力,对H2O2的检测极限、灵敏度和电流响应时间分别是0.0039μM、3.693A M-1和小于0.5s;对葡萄糖的检测极限和电流响应时间分别47.2μM和小于4s,线性范围为50μM-1.1mM。4.利用Benidict试剂制备Cu2O颗粒:SEM图像表明产物为微米颗粒,随着反应时间的延长其尺寸增加,形貌由立方体先变为凹多面体,再变为凸多面体。电化学研究表明采用法制备出的Cu2O制备的Cu2O/Nafion/GC无酶传感器的尽管工作范围较窄,但灵敏度非常高。
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