纳米电极集合的制备及其在电化学、生物传感器中的应用

论文摘要

电化学生物传感器具有稳定性好、灵敏度高、检测快速方便等优点,成为当前研究的热点之一。本文合成了金纳米线、氧化锌纳米棒等一维纳米材料,并将金纳米线组装成纳米电极集合,利用纳米材料优良的性能,将所制备纳米材料修饰到电极表面制成电化学生物传感器。具体内容有：（1）用电沉积技术以聚碳酸酯膜作模板制备出金纳米电极集合。依据有机磷农药的电化学氧化反应性质以及金纳米线的催化作用,研制了可测定有机磷农药辛硫磷和乐果的基于金纳米电极集合的传感器。辛硫磷浓度在5.9×10-5-1.2×10-2mol/L范围内与电流增量成线性关系,检测下限为4.8×10-6mol/L;乐果浓度在6.3×10-5-1.1×10-2mol/L范围内与电流增量成线性关系。（2）研制了一种新型的可用于测定甲胎蛋白（AFP）的无试剂型免疫传感器。将氧化锌纳米棒和金纳米线掺杂在一起制成复合膜修饰在玻碳电极表面,用于固定甲胎蛋白抗体,制备出免疫传感器。在传感器表面进行常规免疫反应后,采用夹心法测量标记在抗体上的辣根过氧化酶（HRP）对H2O2的响应电流信号,通过金纳米线实现电极与HRP间的直接电子传递。该免疫传感器在AFP浓度为0.5-160.0 ng/mL的范围内有良好的线性关系,检测下限为0.1 ng/mL。（3）研制了一种以多壁碳纳米管、纳米氧化锌和壳聚糖复合膜作为固定基质的尿酸氧化酶生物传感器。尿酸浓度在3.38×10-6-1.22×10-3mol/L变化时,电极呈线性响应,检测下限为1.48×10-6mol/L.

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 纳米线与纳米电极集合
• 1.1.1 纳米线
• 1.1.2 纳米电极集合
• 1.2 电化学生物传感器
• 1.2.1 化学修饰电极
• 1.2.2 酶传感器
• 1.2.3 免疫传感器
• 1.3 纳米材料在电化学生物传感器中的应用
• 1.4 本研究工作的构思
• 第2章 金纳米电极集合用于蔬菜样品中有机磷农药残留量的直接测定
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和仪器
• 2.2.2 金纳米线的制备
• 2.2.3 金纳米电极集合的制备
• 2.2.4 蔬菜样品的处理及测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 金纳米电极集合的形貌表征
• 2.3.2 金纳米电极集合电活性面积的估算
• 2.3.3 计时电流法测定有机磷农药的机理
• 2.3.4 循环伏安行为
• 2.3.5 金纳米电极集合对电极响应的影响
• 2.3.6 实验条件的优化
• 2.3.6.1 pH值对农药测定的影响
• 2.3.6.2 工作电位对电极响应电流的影响
• 2.3.7 金纳米电极集合的响应性能
• 2.3.8 电极的抗干扰性
• 2.3.9 样品分析
• 2.3.10 重现性及稳定性
• 2.4 小结
• 第3章 基于金纳米线/氧化锌纳米棒复合膜固定甲胎蛋白的无试剂型免疫传感器的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂和仪器
• 3.2.2 金纳米线和氧化锌纳米棒的制备
• 3.2.3 免疫传感器修饰膜的制备
• 3.2.4 免疫传感器的制备
• 3.2.5 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 金纳米线/氧化锌纳米棒复合膜的形貌表征
• 3.3.2 金纳米线和氧化锌纳米棒对电极响应的影响
• 3.3.3 实验条件的优化
• 3.3.3.1 缓冲溶液的pH值对免疫传感器的影响
• 3.3.3.2 免疫传感器在抗原溶液中培育时间的选择
• 3.3.4 免疫传感器的响应性能
• 3.3.5 选择性
• 3.3.6 免疫传感器的再生和稳定性
• 3.3.7 样品测定
• 3.4 小结
• 第4章 碳纳米管和纳米氧化锌修饰的尿酸传感器的研制
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 CNT的处理
• 4.2.3 CHIT/ZnO/CNT溶液的制备
• 4.2.4 传感器的制备
• 4.2.4.1 GC/CHIT/ZnO/CNT/Uricase电极的制备
• 4.2.4.2 GC/CHIT/ZnO/CNT电极的制备
• 4.2.4.3 GC/CHIT/ZnO/Uricase电极的制备
• 4.2.5 尿样的处理
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 碳纳米管/纳米氧化锌膜的表面形态
• 4.3.2 循环伏安行为
• 4.3.3 制备条件的优化
• 4.3.3.1 CNT对电极响应的影响
• 4.3.3.2 尿酸氧化酶对电极响应的影响
• 4.3.4 测量条件
• 4.3.4.1 工作电位的影响
• 4.3.4.2 pH的影响
• 4.4 响应性能
• 4.4.1 电极对尿酸的响应
• 4.4.2 干扰试验
• 4.4.3 酶电极的重现性
• 4.5 样品的测定
• 4.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所发表的论文目录