有序介孔碳/金纳米粒子复合材料在生物传感器中的应用

摘要

近年来，金纳米粒子因其自身独特的电化学性质和良好的生物兼容性，在电催化和生物传感器领域得到广泛的研究。有序介孔碳是一种新型的碳材料，由于它具有较大的比表面积、规则有序的孔道、化学惰性等性质，逐渐成为电化学和传感器领域的研究热点之一。基于金纳米粒子和有序介孔碳材料的优点，本文首次用不同的的方法将它们复合在一起，并展开了以下两方面的研究工作:
　　1.用一种简便可控的电化学沉积方法把金纳米粒子直接吸附在有序介孔碳上。用SEM、XRD、XPS表征了金纳米粒子的特征。然后，用金纳米粒子有序介孔碳复合材料修饰的玻碳电极构建了无酶的过氧化氢传感器。该传感器显示了短的响应时间(2.5s)、宽的线性范围2.0×10-6-3.92×10-3M(R=0.999)、低的检测限0.49μM(S/N=3)、良好的重现性和长期稳定性。这些性质可能归功于有序介孔碳和金纳米粒子的协同效应。
　　2.利用一步化学还原法合成了金纳米粒子与有序介孔碳的复合材料。因为有序介孔碳具有大的比表面积以及它和金纳米粒子良好的生物兼容性，将葡萄糖氧化酶固定在有序介孔碳/金纳米复合材料修饰的玻碳电极上，构建了一个葡萄糖传感器，实现了葡萄糖氧化酶与修饰电极之间的直接电子转移。在此修饰电极上葡萄糖氧化酶的电子转移速率常数和米氏表观常数分别是5.03 s-1和0.6 mM.。该葡萄糖传感器检测葡萄糖的线性范围是0.05-20.0 mM;它还具有良好的重现性和稳定性且可以忽略抗坏血酸和尿酸的干扰。

目录

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摘要

第一章 文献综述

1．1 生物传感器概述

1．1．1 生物传感器的工作原理

1．1．2 生物传感器的分类

1．1．3 酶传感器及其发展阶段

1．1．4 酶的固定方法

1．2 金纳米粒子概述

1．2．1 金纳米粒子的特性

1．2．2 金纳米粒子常用的合成方法

1．2．3 金纳米粒子的表征方法

1．2．4 金纳米粒子在生物传感器中的应用

1．3 有序介孔碳材料概述

1．3．1 介孔材料

1．3．2 有序介孔碳

1．3．3 有序介孔碳在生物传感器中的应用

1．4 本工作的意义

参考文献

第二章 电沉积金纳米粒子/有序介孔碳无酶过氧化氢传感器

2．1 前言

2．2 实验

2．2．1 材料和试剂

2．2．2 有序介孔碳的合成

2．2．3 修饰电极的制备

2．2．4 仪器

2．3 结果与讨论

2．3．1 金纳米粒子的表征

2．3．2 OMC-GNPs/GCE的电化学特征

2．3．3 OMC-GNPs/GCE对过氧化氢的电化学响应

2．3．4 沉积时间和pH对过氧化氢传感器的影响

2．3．5 过氧化氢的计时电流检测

2．4 结论

参考文献

第三章 葡萄糖氧化酶在介孔碳金纳米复合材料上直接电化学和电催化

3．1 前言

3．2 实验

3．2．1 试剂和仪器

3．2．2 OMC和OMC-Au纳米复合物的合成

3．2．3 GOD/OMC-Au/GC修饰电极的制备

3．2．4 电化学检测葡萄糖

3．3 结果与讨论

3．3．1 OMC-Au纳米复合物的表征

3．3．2 在OMC-Au/GC电极上GOD的直接电化学

3．3．3 GOD/OMC-Au/GC电极上检测葡萄糖

3．3．4 生物传感器的选择性

3．3．5 生物传感器的重现性和稳定性

3．4 结论

参考文献

致谢

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