石墨烯-金属氧化物纳米复合材料的制备与电化学传感性能研究

摘要

关于氧化还原蛋白质直接电化学的研究对于开发新型的第三代电化学生物传感器具有重要的意义。纳米技术的发展为蛋白质直接电化学的研究提供了新思路，纳米材料所具有的比表面积大，催化活性高、特殊的物理化学性质在促进蛋白质直接电化学以及提高生物传感器性能方面有广阔的应用前景。本论文设计合成了不同石墨烯基纳米复合材料，固定氧化还原蛋白质构造生物传感器，研究蛋白质的直接电化学性质及其催化特性，探索纳米材料形貌结构和传感器性能之间的内在联系。具体内容如下：
　　（1）采用搅拌条件醇盐水解法结合溶剂热处理成功制备了TiO2纳米片修饰还原的氧化石墨烯（TiO2NS-rGO）纳米复合材料。并将其用于构筑血红蛋白（Hb）基直接电化学生物传感器。采用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）、拉曼光谱对所制材料进行了形貌与结构表征。光谱实验结果表明TiO2NS-rGO具有很好的生物相容性，能够保持蛋白质的稳定性与生物活性。电化学实验结果显示，所制备的直接电化学生物传感器对H2O2具有优异的传感性能，其具有较宽的线性范围（0.1~145μM），与极低的检测极限（10 nM），以及快速响应与较好的稳定性。
　　（2）采用陈化条件醇盐水解法结合溶剂热处理成功制备了TiO2纳米颗粒修饰还原的氧化石墨烯（TiO2NP-rGO）纳米复合材料。并将其用于构筑血红蛋白（Hb）基直接电化学生物传感器。采用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）、拉曼光谱对所制材料进行了形貌与结构表征。光谱实验结果表明TiO2NP-rGO具有很好的生物相容性，能够保持蛋白质的稳定性与生物活性。电化学实验结果显示，所制备的直接电化学生物传感器对H2O2具有优异的传感性能，其具有较宽的线性范围（0.1~140μM），与极低的检测极限（10 nM），以及快速响应与较好的稳定性。
　　（3）采用预先陈化后溶剂热反应结合热处理成功制备了 WO3纳米线修饰还原的氧化石墨烯（WO3NW-rGO）纳米复合材料。并将其用于构筑血红蛋白（Hb）基直接电化学生物传感器。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）、拉曼光谱对所制材料进行了形貌与结构表征。光谱实验结果表明WO3NW-rGO具有很好的生物相容性， 能够保持蛋白质的稳定性与生物活性。电化学实验结果显示，所制备的直接电化学生物传感器对H2O2具有优异的传感性能，其具有较宽的线性范围（0.1~170μM），与极低的检测极限（0.1μM），以及快速响应与较好的稳定性。
　　（4）采用直接溶剂热反应结合热处理成功制备了花状 WO3修饰还原的氧化石墨烯（WO3(F)-rGO）纳米复合材料。并将其用于构筑血红蛋白（Hb）基直接电化学生物传感器。采用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）、拉曼光谱对所制材料进行了形貌与结构表征。光谱实验结果表明WO3NW-rGO WO3(F)-rGO具有很好的生物相容性，能够保持蛋白质的稳定性与生物活性。电化学实验结果显示，所制备的直接电化学生物传感器对H2O2具有优异的传感性能，其具有较宽的线性范围（0.1~130μM），与极低的检测极限（0.1μM），以及快速响应与较好的稳定性。

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1 绪论

1.1研究背景

1.2生物传感器简介

1.3生物传感材料

1.4本课题的研究目的和研究内容

2 TiO2纳米片修饰还原的氧化石墨烯的制备与性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

3 TiO2纳米颗粒修饰还原的氧化石墨烯的制备与性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 WO3纳米线修饰还原的氧化石墨烯的制备与性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

5花状 WO3修饰还原的氧化石墨烯的制备与性能研究

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

6 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利

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