铂纳米粒子/碳纳米管复合材料的结构与生物传感特性

论文摘要

本文采用浸渍还原法制备出铂纳米粒子（Pt NPs）修饰碳纳米管（Pt/CNT）的复合材料。采用X射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）研究了复合材料的结构和形貌特征。利用壳聚糖（CTS）良好的成膜能力,将所制备的复合材料修饰到抛光处理过的玻碳电极,并用扫描电子显微镜（SEM）研究了修饰电极的表面形貌。采用电化学试验（循环伏安法和电流时间曲线）研究了修饰电极的电化学行为及其对过氧化氢的响应特性。最后,将葡萄糖氧化酶（GOx）包埋于Pt/CNT和CTS的复合膜中制得酶电极,系统研究了酶电极的生物传感特性。研究发现,浸渍还原法所制备的Pt/CNT中,Pt NPs均匀地分布在碳纳米管（CNT）表面。与CNT修饰电极相比,Pt/CNT和CNT与Pt NPs混合物（CNT+Pt NPs）在电极表面形成的复合膜更疏松,有利于小分子扩散到电极表面。对比CNT、Pt NPs、CNT+Pt NPs和Pt/CNT四种修饰电极,Pt/CNT修饰电极的电活性面积和电流响应最大。同时,随着Pt/CNT浓度的增加,电流响应先增加后略微减小。该修饰电极用于过氧化氢的检测时,灵敏度高达11.187μA·L·mmol-1,检出限可低至2×10-5mol·L-1,而且具有良好的稳定性和可重复性,有望成为新型生物传感器的基底电极。在6.08.0的pH值范围内,GOx/Pt/CNT/CTS/GC酶电极的电流响应随着pH的增加先增大后减小,在pH为7.5时取得最大值。综合考虑灵敏度和干扰物的影响,所选择的施加电位为0V和0.4V。将该酶电极用于葡萄糖的检测时,灵敏度达到2.943μA·L·mmol-1,检出限为1×10-6mol·L-1,葡萄糖氧化酶的表观米氏常数Km为4.35mmol·L-1,同时具有良好的稳定性和可重复性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 生物传感器的概述
• 1.3 纳米材料在生物传感器中的应用
• 1.3.1 贵金属纳米粒子在生物传感器中的应用
• 1.3.2 碳纳米管在生物传感器中的应用
• 1.3.3 贵金属纳米粒子/碳纳米管复合材料
• 1.4 生物活性分子的固定化方法
• 1.5 壳聚糖
• 1.6 研究意义及主要研究内容
• 1.6.1 研究意义
• 1.6.2 主要研究内容
• 第2章 试验材料及方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 电极修饰材料的制备
• 2.3 电极修饰材料的物相分析和形貌观察
• 2O₂ 的电流响应特性'>2.4 Pt/CNT 修饰电极的制备及其对H₂O₂的电流响应特性
• 2.4.1 Pt/CNT 修饰电极的制备
• 2O₂ 的电流响应'>2.4.2 Pt/CNT 修饰电极对H₂O₂的电流响应
• x/Pt/CNT/CTS/GC 的制备及其生物传感特性'>2.5 GO_x/Pt/CNT/CTS/GC 的制备及其生物传感特性
• x/Pt/CNT/CTS/GC 的制备'>2.5.1 GO_x/Pt/CNT/CTS/GC 的制备
• x/Pt/CNT/CTS/GC 对葡萄糖的生物传感特性'>2.5.2 GO_x/Pt/CNT/CTS/GC 对葡萄糖的生物传感特性
• 第3章 修饰电极材料的结构及电极表面形貌
• 3.1 引言
• 3.2 Pt 纳米粒子的形貌和粒径
• 3.3 Pt/CNT 的结构与形貌
• 3.4 修饰电极表面形貌
• 3.5 本章小结
• 2O₂ 的生物传感特性'>第4章 Pt/CNT 修饰电极对H₂O₂的生物传感特性
• 4.1 引言
• 4.2 修饰电极的电化学行为
• 2O₂ 的电流响应特性'>4.3 Pt/CNT 修饰电极对H₂O₂的电流响应特性
• 4.4 本章小结
• x/Pt/CNT/CTS/GC 的生物传感特性'>第5章 GO_x/Pt/CNT/CTS/GC 的生物传感特性
• 5.1 引言
• x/Pt/CNT/CTS/GC 在葡萄糖溶液中的电流响应特性'>5.2 GO_x/Pt/CNT/CTS/GC 在葡萄糖溶液中的电流响应特性
• 5.3 葡萄糖生物传感器的性能
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢