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基于一维Au纳米线阵列的葡萄糖生物传感器研究

作　者: 徐康
导　师: 吴玉程; 徐光青
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料学
关键词: 一维Au纳米线阵列 铂纳米颗粒 葡萄糖生物传感器 电化学检测
分类号: TP212.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 23次
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内容摘要


纳米材料以其比表面积大、吸附能力强和催化效率优异等优点而被广泛应用，尤其在生物传感器领域有着广阔的应用前景。其中Pt纳米颗粒（PtNPs）和一维Au纳米线阵列（ANs）应用到葡萄糖生物传感器中可以提高对葡萄糖的检测灵敏度和电流响应，这就为葡萄糖生物传感器的制备和发展提供了新的灵感。主要内容如下：利用电化学沉积法在多孔氧化铝模板（AAO）上制备出高度有序的ANs，通过扫描电子显微镜（SEM），研究ANs制备时工艺参数（阴极电流、电化学沉积时间等）对其形貌的影响。结果表明不同的阴极电流和电化学沉积时间对ANs形貌的影响不同。当阴极电流为0.001A，电化学沉积时间为600秒时，ANs的形貌最佳。采用电化学沉积法将PtNPs修饰到ANs上，得到ANs/PtNPs电极。通过循环伏安曲线比较ANs和ANs/PtNPs电极的电化学性能。结果表明，PtNPs的修饰能够增强ANs对H2O2的电催化性能。当沉积时间为150秒时，ANs/PtNPs电极对H2O2电化学响应最高，检测效果最好。采用物理吸附的方法将葡萄糖氧化酶（GOD）吸附在纳米线阵列上，得到ANs/PtNPs/GOD电极。通过循环伏安曲线比较ANs/GOD和ANs/PtNPs/GOD电极的电化学性能，并对葡萄糖进行电流检测和电位检测。结果表明，通过比较ANs/PtNPs/GOD生物传感器对葡萄糖的电流检测和电位检测可得最优电化学沉积时间为150秒，沉积电流为1×10-6A，在电流检测时，其灵敏度达到0.365μA/mM，线性范围为0.1mM到7mM；电位检测时，其灵敏度为33.4mV/decade，线性范围为0.1mM到7mM。采用交联法将GOD修饰在纳米线阵列上，获得ANs/PtNPs/GOD生物传感器。比较物理吸附法和交联法制成的ANs/PtNPs/GOD生物传感器对葡萄糖的电流检测。结果表明，物理吸附法制成的生物传感器具有优异的电催化特性，但可重复性差；交联法制成的生物传感器电催化特性较差，但可重复性非常优异。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-14
第一章 绪论  14-28
  1.1 纳米材料概述  14-15
    1.1.1 纳米材料的研究内容  14
    1.1.2 纳米材料在生物传感器方面的应用  14-15
  1.2 一维 Au 纳米线阵列的制备方法  15-19
    1.2.1 模板法  15-19
    1.2.2 溶液法  19
    1.2.3 阶边修饰法  19
  1.3 生物传感器的概述  19-21
    1.3.1 生物传感器的分类  20
    1.3.2 生物传感器的优点  20
    1.3.3 生物传感器的传感原理  20-21
  1.4 葡萄糖氧化酶电极传感器  21-22
  1.5 葡萄糖氧化酶的固定  22-23
    1.5.1 物理吸附  22-23
    1.5.2 化学偶联  23
    1.5.3 使用载体固定  23
  1.6 纳米材料在葡萄糖氧化酶电极中的应用  23-27
    1.6.1 纳米颗粒在葡萄糖氧化酶电极中的应用  23-24
    1.6.2 一维纳米管在葡萄糖氧化酶电极中的应用  24-25
    1.6.3 一维纳米线阵列、纳米棒阵列在葡萄糖氧化酶电极中的应用  25-27
  1.7 本论文研究的意义和内容  27-28
第二章 实验手段与条件方法  28-32
  2.1 实验试剂和材料  28
  2.2 实验仪器  28-29
  2.3 样品的制备  29-30
    2.3.1 制备多孔阳极氧化铝模板  29
    2.3.2 一维 Au 纳米线阵列的沉积及 Pt 纳米颗粒的沉积  29-30
    2.3.3 葡萄糖氧化酶电极的制备  30
  2.4 表征和性能检测  30-32
    2.4.1 一维纳米线阵列形貌分析  30-31
    2.4.2 一维纳米线阵列的成分分析  31
    2.4.3 一维纳米线阵列的电化学研究  31-32
第三章 一维 Au 纳米线阵列的制备及其性能  32-38
  3.1 引言  32
  3.2 一维 Au 纳米线阵列的制备  32-33
  3.3 一维 Au 纳米线阵列制备的参数优化  33-36
    3.3.1 阴极电流对一维 Au 纳米线阵列形貌的影响  33-34
    3.3.2 电化学沉积时间对一维 Au 纳米线阵列形貌的影响  34-36
    3.3.3 多孔氧化铝模板孔径对一维 Au 纳米线阵列形貌的影响  36
  3.4 Au 纳米线的电化学分析  36-37
  3.5 本章小结  37-38
第四章 Pt 纳米颗粒修饰 Au 纳米线的制备及性能  38-44
  4.1 引言  38
  4.2 Pt 纳米颗粒修饰一维 Au 纳米线阵列的制备  38-39
  4.3 ANs/PtNPs 纳米阵列的表征  39-42
    4.3.1 ANs/PtNPs 纳米阵列表面形貌的表征  39-40
    4.3.2 ANs/PtNPs 纳米阵列成分的表征  40-41
    4.3.3 ANs/PtNPs 纳米阵列的电化学分析  41-42
  4.4 本章小结  42-44
第五章 基于 ANs/PtNPs 一维纳米阵列的葡萄糖生物传感器  44-55
  5.1 引言  44
  5.2 ANs/PtNPs/GOD 生物传感器的制备  44-45
  5.3 ANs/GOD 生物传感器的电化学分析及葡萄糖检测  45-48
  5.4 ANs/PtNPs/GOD 生物传感器的电化学分析及葡萄糖检测  48-53
  5.5 本章小结  53-55
第六章 戊二醛交联法构造 ANs/PtNPs/GOD(GA)生物传感器  55-60
  6.1 引言  55
  6.2 采用交联法制备 ANs/PtNPs/GOD(GA)生物传感器  55-56
  6.3 交联法制备 ANs/PtNPs/GOD(GA)生物传感器的机理  56
  6.4 ANs/PtNPs(150s)/GOD(GA)生物传感器的电化学分析  56-58
  6.5 本章小结  58-60
第七章 结论与展望  60-62
  7.1 结论  60-61
  7.2 展望  61-62
参考文献  62-69
攻读硕士学位期间研究成果  69-70

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 生物传感器、医学传感器
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