基于金属纳米团簇材料和纳米电极的电化学生物传感器研究

摘要

电化学生物传感器是生物传感器的一个重要分支。近年来纳米技术、表面科学等方法的引入为电化学生物传感器的发展提供了新的途径。本论文基于金属纳米团簇材料和纳米电极设计新型电化学生物传感器件，具体研究内容如下：　　(1)通过化学氧化和电沉积技术分别制备了金纳米团簇和铜纳米线电极，并将两种材料结合构建了无酶葡萄糖传感器，研究结果表明，在两种纳米材料的协同作用下，Cu/Au复合纳米电极对葡萄糖表现出优异的电催化性能，具有检测灵敏度高、检测限低、检测范围宽等特点。　　(2)采用电化学沉积技术成功实现了金纳米管阵列的可控制备，并以此电极为传感介质构建了无酶葡萄糖传感器。测试结果表明，和金纳米线相比，金纳米管阵列电极具有优异的电化学性能和电催化活性，可以在较宽浓度范围内实现对 葡萄糖的快速有效检测，经活化后可反复多次使用。　　(3)通过室温固相化学反应一步法制备了银纳米粒子，将所得银纳米粒子修饰到玻碳电极表面，以此修饰电极为传感介质构建了无酶葡萄糖传感器。结果表明，GC/Ag修饰电极具有良好的电催化性能，检测灵敏度高、检测限低、响应时间短。　　(4)对铜纳米材料的固相化学制备及性能进行了初步研究。以NaBH4为还原剂通过固相化学反应制备了各种氨基酸保护的铜纳米材料，将所制备的铜纳米 颗粒应用于葡萄糖电化学生物传感器，通过电化学检测可知该材料对葡萄糖的电 化学氧化过程具有一定的电催化作用。　　(5)首次利用钯盐和抗坏血酸室温下直接反应，成功大量制备了单分散的钯纳米材料，研究了硝酸钯和抗坏血酸在室温下的反应机理和反应动力学，提出了该过程的两步反应机理。以所制备的钯纳米粒子为催化剂和电催化剂，分别研究了该材料对Suziki、Ullmana和Heck等碳碳偶联反应的催化性能，以及对甲醇、乙醇和乙酸等物质的电催化性能，实验结果表明，所制备的钯纳米材料在上述催 化反应中表现良好的催化和电催化性能，具有良好的应用前景。

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