对葡萄糖检测的CuO纳米修饰电极研究

摘要

目前，基于化学修饰电极构建的电化学葡萄糖传感器主要可分成有酶以及无酶两大类。尽管酶型传感器的性能良好，但由于对酶的过分依赖，使得外界环境不利于酶稳定存在时，传感器的检测性能将会大打折扣。而无酶型传感器因彻底摆脱了对酶的依赖，使其在使用时对外界的环境要求并不严格而且成本较低，这使得无酶型葡萄糖传感器逐渐成为葡萄糖检测领域的研究热点，同时随着纳米技术的引入，基于纳米修饰电极构建的无酶型葡萄糖传感器的性能也得到了更大的提升。本文即是利用所制备的纳米级过渡金属氧化物及其复合材料对玻碳电极表面进行了修饰，制得了过渡金属及其复合材料修饰电极，并以其为基础构建了无酶型的葡萄糖传感器，成功的实现了对葡萄糖浓度的检测。主要内容如下:
　　首先，通过水热法及改进的Hummers法分别合成了不同结构的CuO纳米材料、氧化石墨(GO)以及CuO/石墨烯(CuO/RGO)纳米复合材料，并利用XRD及SEM技术对所制备材料的相组成及形貌进行了表征。然后，将不同结构的纳米CuO修饰于玻碳电极表面，在碱性条件下，对比分析了不同结构的CuO纳米修饰电极对葡萄糖检测的性能，通过实验发现具有多级结构的球形CuO纳米修饰电极(CuO-NSs/Nafion/GCE)相比于片状(CuO-NLs/Nafion/GCE)以及粒状(CuO-NGs/Nafion/GCE)的CuO纳米修饰电极在对葡萄糖检测方面具有更加优异的性能。最后，将所制备的CuO/RGO修饰于玻碳电极表面，制备了CuO/RGO/Nafion/GCE，通过电化学实验发现CuO/RGO/Nafion/GCE相对于CuO/Nafion/GCE对葡萄糖的检测性能有着显著的提升，并对性能提高的原因进行了分析。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 化学修饰电极的概述

1．1．1 化学修饰电极简介

1．1．2 化学修饰电极制备及分类

1．2 对葡萄糖检测的重要意义及研究现状

1．2．1 葡萄糖检测的重要意义

1．2．2 对葡萄糖检测的研究

1．3 纳米材料简介

1．3．1 纳米效应

1．3．2 CuO纳米材料简介

1．3．3 CuO纳米材料的制备方法

1．4 石墨烯材料

1．4．1 石墨烯的物理特性

1．4．2 石墨烯的制备工艺

1．4．3 石墨烯／半导体氧化物纳米复合材料

1．5 论文研究的主要内容

第2章 纳米CuO及CuO／RGO材料的制备与表征

2．1 不同结构的CuO纳米材料的制备与表征

2．1．1 试验试剂与仪器

2．1．2 不同结构的CuO纳米材料制备过程

2．1．3 对不同结构CuO纳米材料的表征

2．1．4 CuO纳米材料的合成机理

2．2 氧化石墨的制备与表征

2．2．1 试剂与仪器

2．2．2 氧化石墨的制备过程

2．2．3 材料的表征

2．3 CuO／RGO纳米复合材料的制备与表征

2．3．1 试剂和仪器

2．3．2 CuO／RGO纳米复合材料的制备过程

2．3．3 CuO／RGO纳米复合材料的表征

2．4 本章小结

第3章 不同结构的CuO纳米修饰电极构建的无酶型葡萄糖传感器

3．1 实验部分

3．1．1 实验试剂与仪器

3．1．2 不同结构的CuO纳米材料修饰电极的制备

3．1．3 用于葡萄糖检测的方法

3．2 电化学传感器的传感敏感机理

3．3 实验结果及分析

3．3．1 CuO纳米修饰电极的电化学行为研究

3．3．2 不同结构的CuO纳米修饰电极对葡萄糖的电催化氧化能力

3．3．3 纳米修饰电极对葡萄糖检测的条件优化

3．3．4 不同结构的CuO纳米修饰电极的时间-电流曲线

3．3．5 对CuO／Nafion／GCE的选择性研究

3．3．6 对CuO-NSs／Nafion／GCE的重复性及稳定性的研究

3．4 本章小结

第4章 基于CuO／RGO纳米复合材料修饰电极构建的无酶型葡萄糖传感器

4．1 实验部分

4．1．1 实验试剂与仪器

4．1．2 CuO／RGO修饰电极的制备

4．1．3 用于葡萄糖检测的方法

4．2 CuO／RGO特性及其对传感器性能的影响

4．3 实验结果及分析

4．3．1 CuO-NSs／RGO／Nafion／GCE的对葡萄糖的电化学行为

4．3．2 不同结构的CuO／RGO／Nafion／GCE对葡萄糖的电催氧化能力

4．3．3 有无RGO的修饰电极对葡萄糖的电催化氧化能力

4．3．4 CuO／RGO／Nafion／GCE对葡萄糖检测的条件优化

4．3．5 CuO-NSs／RGo／Nafion／GCE时间-电流曲线

4．3．6 CuO-NSs／RGO／Nafion／GCE的选择性测试

4．3．7 CuO-NSs／RGO／Nafion／GCE的重复性与稳定性

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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