石墨烯-金属氧化物纳米复合材料的制备与电化学传感性能研究

发布时间：2020-02-07 14:39

【摘要】：关于氧化还原蛋白质直接电化学的研究对于开发新型的第三代电化学生物传感器具有重要的意义。纳米技术的发展为蛋白质直接电化学的研究提供了新思路,纳米材料所具有的比表面积大,催化活性高、特殊的物理化学性质在促进蛋白质直接电化学以及提高生物传感器性能方面有广阔的应用前景。本论文设计合成了不同石墨烯基纳米复合材料,固定氧化还原蛋白质构造生物传感器,研究蛋白质的直接电化学性质及其催化特性,探索纳米材料形貌结构和传感器性能之间的内在联系。具体内容如下:(1)采用搅拌条件醇盐水解法结合溶剂热处理成功制备了TiO2纳米片修饰还原的氧化石墨烯(TiO2NS-r GO)纳米复合材料。并将其用于构筑血红蛋白(Hb)基直接电化学生物传感器。采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱对所制材料进行了形貌与结构表征。光谱实验结果表明TiO2NS-rGO具有很好的生物相容性,能够保持蛋白质的稳定性与生物活性。电化学实验结果显示,所制备的直接电化学生物传感器对H2O2具有优异的传感性能,其具有较宽的线性范围(0.1~145μM),与极低的检测极限(10 nM),以及快速响应与较好的稳定性。(2)采用陈化条件醇盐水解法结合溶剂热处理成功制备了TiO2纳米颗粒修饰还原的氧化石墨烯(TiO2NP-rGO)纳米复合材料。并将其用于构筑血红蛋白(Hb)基直接电化学生物传感器。采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱对所制材料进行了形貌与结构表征。光谱实验结果表明TiO2NP-rGO具有很好的生物相容性,能够保持蛋白质的稳定性与生物活性。电化学实验结果显示,所制备的直接电化学生物传感器对H2O2具有优异的传感性能,其具有较宽的线性范围(0.1~140μM),与极低的检测极限(10 nM),以及快速响应与较好的稳定性。(3)采用预先陈化后溶剂热反应结合热处理成功制备了WO3纳米线修饰还原的氧化石墨烯(WO3NW-rGO)纳米复合材料。并将其用于构筑血红蛋白(Hb)基直接电化学生物传感器。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱对所制材料进行了形貌与结构表征。光谱实验结果表明WO3NW-r GO具有很好的生物相容性,能够保持蛋白质的稳定性与生物活性。电化学实验结果显示,所制备的直接电化学生物传感器对H2O2具有优异的传感性能,其具有较宽的线性范围(0.1~170μM),与极低的检测极限(0.1μM),以及快速响应与较好的稳定性。(4)采用直接溶剂热反应结合热处理成功制备了花状WO3修饰还原的氧化石墨烯(WO3(F)-rGO)纳米复合材料。并将其用于构筑血红蛋白(Hb)基直接电化学生物传感器。采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱对所制材料进行了形貌与结构表征。光谱实验结果表明WO3NW-r GO WO3(F)-rGO具有很好的生物相容性,能够保持蛋白质的稳定性与生物活性。电化学实验结果显示,所制备的直接电化学生物传感器对H2O2具有优异的传感性能,其具有较宽的线性范围(0.1~130μM),与极低的检测极限(0.1μM),以及快速响应与较好的稳定性。
【图文】：

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1.2.2 生物气相Liquid C（Mass S而且花费米材料飞生物传感（1元发生特（2元只与特故某种传（3物传感器的相色谱分析hromatogrSpectrum）费较多，所飞速发展的感器与其它）探测物特异性反应）专一性特定的一种传感器只能F的特点析（Gas Craphy）、荧）等传统分所以很难普的今天，生它分析方法种多。生应的物质都强。由于种或几种物能检测相应图 1-1 生Fig. 1-1 Thhromatogr荧光检测分分析检测技普及。自 2物传感器法相比，优物化学反都能被相应生物化学物质反应（应的物质。物传感器的e principleraphy）、高分析（Flu技术，因对样21 世纪以器的发展也优势显而易应种类极应的生物传反应往往如酶对底的传感原理of biosenso高效液相色orescence样品要进行以降，在分也进入了快易见[2]：极多，原则传感器所测往具有特异底物的催化or色谱（HigSpectra）行预先处理分子生物学快车道，可谓则上只要是测定。异性，即特化，抗体与抗gh Perform以及质谱理，使用费学、电化学谓是日新月是能与生物特定的生物抗原的反应manc谱分析费时，，学与纳月异物敏感物敏感应），

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图 1-2 三代酶传感器的原理示意图Fig. 1-2 Schematic illustration of three kinds of sensors用天然媒介体 O2（第一代生物传感器）世纪机六十年代，克拉克（Claric，美国）第一次提出酶基案，即把葡萄糖氧化酶（Glucose Oxidase，GOD）固定在电极和酶的电子传递介质（图 1-2A）。通过检测 O2的消耗量，间接标定葡萄糖的浓度。随后基于这一原理第一支 GOD[10]
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O613.71;TB33

【共引文献】