新型纳米材料的合成及在葡萄糖传感器中的应用研究

摘要

纳米材料由于其特殊的微观结构而具备一系列特殊的物理、化学性质。制备新型纳米材料及复合材料并将其用于高灵敏、高选择性电化学生物传感器的构建越来越受到科学工作者的关注。本文合成了CdSe@CdS量子点、Graphene-CuO、三种不同形貌的CuO、MWNTs-CuO等纳米材料并用于构建新型的电化学传感器，研究葡萄糖在电极上的电催化氧化，研究了传感器的电化学行为。研究结果如下：
　　（1）以葡萄糖氧化酶(GOD)为研究对象，采用多壁碳纳米管-壳聚糖(MWCNTs-Chit)和CdSe@CdS量子点复合膜将GOD固定在玻碳电极表面得到MWCNTs-Chit/GOD/CdSe@CdS/GCE。通过循环伏安法对修饰电极进行表征，GOD表现出了一对形态良好且可逆的氧化还原峰；同时还探讨了传感器对葡萄糖的电催化氧化。实验结果表明：传感器对葡萄糖的线性响应范围为1.6×10-4-5.6×10-3M，检测限为2.5×10-5M。
　　（2）采用原位化学合成法制备了Graphene-CuO纳米复合材料，并用TEM、XRD、Raman对其结构和形态进行表征。以Nafion为固定剂将复合材料修饰于玻碳电极(GCE)表面制备了一种新型无酶葡萄糖传感器，并通过电化学测试得到其对葡萄糖检测的线性响应范围为2μM至0.6mM，灵敏度为1480μAmM-1cm-2，检测限为0.29μM(S/N=3)，且具有较好的稳定性和选择性。
　　（3）合成了三种不同形貌的CuO(纳米颗粒、纳米片、纳米棒)纳米材料，并将其用于无酶葡萄糖传感器的制备，比较三种纳米材料对葡萄糖的电催化性能，发现颗粒状纳米CuO对葡萄糖的电催化效果最好。这是由于颗粒状的CuO尺寸小、结晶度好，比表面积大、电子转移速率快等优点。
　　（4）采用一步合成法制备了MWNTs-CuO纳米复合材料并用于构筑无酶葡萄糖传感器，通过循环伏安曲线、电流-时间曲线检测该电极电化学特性。检测线性响应范围0.01至0.25mM，灵敏度2714.28μAmM-1cm-2，检测限0.56μM(S/N=3)。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 葡萄糖生物传感器

1.3 葡萄糖生物传感器的研究进展

1.4 纳米材料概述及其在生物传感器中的应用

参考文献

第2章 基于CdSe@CdS量子点和多壁碳纳米管修饰的葡萄糖氧化酶的直接电化学与生物传感研究

2.1前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 结论

参考文献

第3章 基于石墨烯负载CuO纳米粒子的高效无酶葡萄糖传感器

3.1引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

参考文献

第4章 基于三种不同形貌CuO纳米材料的无酶葡萄糖传感器

4.1前言

4.2 实验部分

4.3 结果和讨论

4.4. 结论

参考文献

第5章 MWNTs-CuO纳米复合材料的制备及在无酶葡萄糖传感器中的应用研究

5.1 前言

5.2实验部分

5.2结果与讨论

5.4 结论

参考文献

结论与展望

致谢

攻读硕士学位期间完成的科研成果