金属氧化物纳米阵列三维自支撑电极的构建及其应用于无酶葡萄糖电化学传感的研究

摘要

葡萄糖浓度的精确检测在临床医学、生物医学、食品工业、生物加工、可持续燃料电池的开发等方面都具有重要意义。电化学法酶(GOx)葡萄糖传感器可以准确检测葡萄糖的浓度，但酶的蛋白质特性使其易受环境因素影响，使用条件极其苛刻，且酶本身难以固化，成本高。因此，无酶葡萄糖传感器的开发与利用受到了科研工作者的广泛关注。贵金属纳米材料尽管对葡萄糖的无酶传感具有较好的响应性能，但其表面易毒化、且价格昂贵、储量少，因而难以实现大规模的推广应用。研究发现，过渡金属氧化物纳米材料具有较好的催化葡萄糖氧化的性能，但这些材料的导电性能较差、且固定过程由于导电聚合物的使用导致部分活性位点被掩埋，从而降低其传感灵敏度。增强催化材料的导电性能以及催化剂活性位点的暴露程度是提高无酶葡萄糖传感性能的关键所在。本论文拟从纳米阵列3D自支撑电极的构建、纳米阵列形貌的控制、以及催化剂电子结构的调控三个方面来设计和构建高效无酶葡萄糖电化学传感器。 1.以泡沫镍为基底，通过水热法原位合成MnO2纳米片阵列(MnO2NSA/NF)3D自支撑电极并用于无酶葡萄糖传感研究。MnO2NSA/NF对葡萄糖的无酶传感具有良好的性能，其检测灵敏度为6.45mA/mM·cm2的灵敏度，检出限为1μM(S/N=3)，该电极对葡萄糖的检测具有良好的选择性，可用于实际血样的检测。 2.以碳布为基底，采用阴离子交换法制备了具有分级结构的Co(OH)2纳米管阵列(Co(OH)2NTAs/CC)。实验表明，Co(OH)2NTAs/CC具有良好的催化葡萄糖氧化的性能，其检测灵敏度可达2.77mA/mM·cm2，检出限为0.5μM(S/N=3)，且抗干扰性能较好，能直接用于真实血样的检测。 3.以碳布为基底，通过水热法制备了NiMoO4纳米片阵列3D自支撑电极(NiMoO4NSA/CC)。电化学结果表明，NiMoO4NSA/CC对葡萄糖的电化学氧化具有较高的催化活性，其检测灵敏度可达4.13mA/mM·cm2，检测限低至1μM(S/N=3)。该传感器具有较高的选择性，可用于真实血样中葡萄糖含量的检测。

目录

1前言

1.1血糖检测的意义及方法

1.1.1 血糖检测的意义

1.1.2 血糖检测的方法

1.2电化学葡萄糖传感器的研究进展

1.2.1电化学酶葡萄糖传感器

1.2.2 电化学无酶葡萄糖传感器

1.3选题目的及意义

2 MnO2纳米片阵列三维自支撑电极的构建及其用于无酶葡萄糖传感的研究

2.1实验部分

2.1.1 实验试剂及仪器

2.1.2 材料的制备

2.2结果与讨论

2.2.1 材料的表征

2.2.2 电化学检测

2.2.3 电催化性能

2.2.4 应用于人体血清样本检测

2.3本章小结

3 生长在碳布上的分级Co(OH)2纳米管阵列用于非酶葡萄糖传感

3.1实验部分

3.1.1实验试剂及仪器

3.1.2材料的制备

3.2 结果与讨论

3.2.1 材料的表征

3.2.2 电化学检测

3.2.3 电催化性能

3.2.4 应用于人体血清样本检测

3.3本章小结

4 固定在碳布上的NiMoO4纳米片阵列制备三维自支撑电极，用于无酶葡萄糖传感

4.1 实验部分

4.1.1 实验试剂及仪器

4.1.2 材料的制备

4.1.3 电化学测试

4.2 结果与讨论

4.2.1材料的表征

4.2.2 电化学检测

4.2.3电催化性能

4.2.4应用于人体血清样本检测

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录A：作者攻读硕士学位期间发表论文及科研情况

致谢

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