基于碳納米管的電化學(xué)生物傳感研究.pdf

1、化學(xué)修飾電極是通過化學(xué)修飾的方法在電極表面進(jìn)行分子設(shè)計，將具有優(yōu)良物理/化學(xué)性質(zhì)的分子、離子、聚合物固定在電極表面，從而具有某種特定的化學(xué)和物理性質(zhì)的一類電極，其應(yīng)用已涉及到化學(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、食品和軍事等諸多領(lǐng)域。另一方面，碳納米管由于其特殊的納米一維管狀結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的力學(xué)、電學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)，在物理、化學(xué)、材料學(xué)等許多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?；谔技{米管為載體支撐納米顆粒的復(fù)合材料成為近年來化學(xué)修飾電極的研究熱點之一。同時，摻入

2、雜原子的碳納米管由于其缺陷位置和富氧基團(tuán)增多，增加了表面反應(yīng)活性點，使得其電化學(xué)活性增強(qiáng)。本文構(gòu)筑了碳納米管/金屬氧化物納米顆粒復(fù)合材料修飾電極和硼摻雜碳納米管修飾電極，將其用于生物活性分子的檢測。主要研究工作如下：
　　 (1)通過在碳納米管(CNTs)修飾石墨(PG)電極上用循環(huán)伏安法(CV)電化學(xué)沉積氧化鈷納米顆粒(CoOx-NPs)，構(gòu)筑了CNTs/CoOx-NPs納米復(fù)合材料修飾電極，用掃描電子顯微鏡(SEM)表征復(fù)

3、合材料微觀形貌。用CV研究了PG/CNTs/ CoOx-NPs電極電化學(xué)性質(zhì)和其在堿性溶液中對葡萄糖的直接電催化氧化能力。將其用于葡萄糖的非酶檢測，在+0.40V檢測電位下在PG/CNT/ CoOx-NPs電極上得到的葡萄糖的電流響應(yīng)高于CNT或CoOx-NPs修飾電極。另外，該P(yáng)G/CNT/CoOx-NPs電極也表現(xiàn)出高靈敏度(3.81mA cm-2 mM-1)，低檢測限(3mM，S/N=3)，寬的線性范圍(6mM～1.2mM)和良好

4、的穩(wěn)定性。該修飾電極對于非酶檢測葡萄糖有著很大的潛力。
　　 (2)將硼摻雜碳納米管(BCNTs)用于構(gòu)筑電流型傳感器。由于硼的摻雜引起的缺陷位置上有大量的邊緣位點和富氧基團(tuán)，硼摻雜碳納米管(BCNTs)修飾玻碳(GC)電極對H2O2的氧化比未摻雜碳納米管(CNTs)修飾電極表現(xiàn)出更高的電催化活性。以葡萄糖氧化酶(GOD)為模型，在GC/BCNTs電極上采用電化學(xué)共聚的方法將GOD包埋于聚鄰氨基酚膜中，構(gòu)建了葡萄糖傳感器。用電

5、化學(xué)方法研究該傳感器的性能。在最優(yōu)電位和pH條件下，該傳感器表現(xiàn)出良好的特性，如：高靈敏度(171.2nA mM-1)、低檢測限(3.6mM)、寬線性范圍(至8mM)、短的響應(yīng)時間(6s內(nèi))、令人滿意的抗干擾能力以及良好的穩(wěn)定性。固定的GOD表觀米氏常數(shù)Kmapp為15.19mM。另外，考查了該酶電極在實際樣品(人血漿)中的應(yīng)用。
　　 (3)構(gòu)筑了GC/BCNTs電極，用CV法研究了修飾電極的電化學(xué)性質(zhì)和對L-半胱氨酸的催化