多孔氧化钴纳米材料的制备及应用于葡萄糖无酶传感的研究

摘要

葡萄糖含量的分析与测定广泛应用于食品工业，生物加工，环境科学等领域，酶葡萄糖传感器具有灵敏度高，选择性好等优点，但酶价格昂贵，在使用过程中固定麻烦，因此，选择合适电极材料构建无酶葡萄糖传感器具有十分重要的研究意义。贵金属及其合金纳米结构表现出较好的电催化氧化葡萄糖的能力，但其储量有限，阻碍了其实际应用，因此，利用非贵金属取代贵金属作电极材料用于葡萄糖无酶传感器成热点。钴氧化物由于其成本低，绿色自然，相对良好的导电性和电催化性能已被证明是一种很有前途的无酶葡萄糖传感材料。
　　本文主要研究内容如下：
　　(1)采用水热合成法制备出氧化钴前驱体纳米线，然后在空气气氛高温煅烧制备多孔氧化钴纳米线，使用交联剂将该纳米材料滴涂于玻碳电极表面，构建多孔氧化钴纳米线无酶葡萄糖传感器，利用XRD、SEM、BET等物理手段对其微观结构和形貌进行分析，采用循环伏安法和计时电流法等手段测试其电化学性能，通过探索，传感器在碱性介质中对葡萄糖具电催化氧化能力，研究和优化NaOH浓度和电位对传感器的影响，对血清中可能存在的干扰物质如抗坏血酸（AA）、尿酸（UA）和多巴胺（DA）进行安培检测，结果表明，该传感器灵敏度为300.8μA·mM-1·cm-2，检出限5μM(S/N=3)，可以成功地应用于人血糖的检测。
　　(2)采用水热合成法制备出多孔氧化钴纳米片，然后在空气气氛高温煅烧制备多孔氧化钴纳米片，使用交联剂将该纳米材料滴涂于玻碳电极表面，构建多孔氧化钴纳米片无酶葡萄糖传感器，使用交联剂将该纳米材料滴涂于玻碳电极表面，构建多孔氧化钴纳米片无酶葡萄糖传感器，对其微观结构和形貌进行分析，并进行电化学性能测试，结果表明，该传感器灵敏度为747μA·mM-1·cm-2，检出限5μM(S/N=3)，具有高灵敏度和选择性，且可以成功地应用于人血清血糖的检测。
　　(3)以泡沫镍作为自支撑电极，采用电沉积法和热解法制备出生长于泡沫镍上的多孔氧化钴纳米片，分析其微观结构和形貌，直接作为无酶葡萄糖传感器进行电化学测试，结果表明，该传感器灵敏度为10.12mA·mM-1·cm-2，检出限1μM(S/N=3)，具有高灵敏度和选择性，并可以成功地应用于人血清血糖的检测。