纳米二氧化钛对鲁米诺电化学发光增敏的研究及其在生物传感器中的应用

摘要

本文分别使用了TiCl4和钛酸四丁酯作原料合成了纳米TiO2，并通过煅烧改变晶型。利用紫外可见分光光度法（UV-Vis）、激光粒度分析（LPSA）、X射线多晶衍射分析（XRD）和冷场发射扫描电镜（SEM）等方法对所得样品进行了表征。其中用TiCl4制备出的纳米TiO2颗粒小，在水溶液中的分散性好，对玻璃的吸附性强。制备了以ITO（氧化铟锡）玻璃为基底的纳米TiO2修饰电极并研究了其对鲁米诺电化学发光（ECL）的增敏作用及晶型的影响。结果表明，当粒径较小，经650℃煅烧处理形成混晶时，纳米TiO2/ITO修饰电极对鲁米诺电化学发光的增敏效果最明显，为裸电极的7.5倍。由于先将纳米二氧化钛均匀修饰在ITO电极表面，再对电极进行煅烧，有效避免了煅烧过程中TiO2粒子间的相互烧结团聚，在有效控制TiO2粒径的同时得到混晶。同时考察7支混晶TiO2/ITO电极对浓度为4×10-7mol/L的鲁米诺碱性溶液的电化学发光响应，其ECL强度的相对标准偏差为1.88％，同一支电极对鲁米诺溶液连续7天进行测定，发光强度衰减了5.88％，表明用该方法制备的修饰电极可以提供满意的重现性和稳定性。
　　 在此基础上，使用壳聚糖、溶胶凝胶、Nation将GOD（葡萄糖氧化酶）固定在混晶TiO2/ITO电极表面，制备出GOD/TiO2/ITO电极，其中用Nation固定GOD的方法较为稳定，电化学发光效果最好。考察了修饰时间、缓冲体系、pH和温度对GOD/TiO2/ITO电极电化学发光的影响。由于纳米TiO2材料较高的比表面积和生物兼容性，能够提高酶的固载量，因此GOD/TiO2/ITO电极比GOD/ITO电极灵敏度更高，其线性范围是4×10-5～1.8×10-2mol/L，检测限为2×10-5mol/L。