双金属氧化物纳米阵列用于无酶葡萄糖电化学传感研究

发布时间：2020-04-04 19:08

【摘要】：血糖监测可以更好的掌控糖尿病患者的病情变化,用可靠的方法检测血清中葡萄糖含量对于临床医学来说是十分重要的。尽管电化学酶葡萄糖传感器具有高的灵敏性和好的选择性,但是这些传感器往往需要价格昂贵的酶,同时酶固定困难且不稳定,因此开发无酶葡萄糖传感器具有重要的应用前景。随着纳米技术的发展,越来越多的金属及其化合物纳米材料应用于无酶葡萄糖传感器的研究。Co_3O_4就是其中之一,尽管Co来源丰富,安全低毒,但Co_3O_4导电性较差,大部分的Co_3O_4纳米材料仍需聚合物交联剂进行电极表面的固定,这在一定程度上会遮蔽部分活性位点,致使其催化活性降低。研究发现,过渡金属离子可交换Co~(2+)(Co_2)~(3+)O_4中的Co~(2+)制备出双金属氧化物,双金属组成的氧化物由于金属离子间的协同作用利于电子的传递,因而相比于单组分金属氧化物来说表现出更优越的导电性和更高的电化学活性。本论文结合双金属氧化物和3D纳米阵列自支撑电极的优点,构建双金属氧化物纳米阵列电极,并用于无酶葡萄糖传感的研究。本论文主要研究内容如下:(1)通过水热法合成及在氮气下煅烧制备出生长在碳布上的Cu Co_2O_4纳米线阵列(CuCo_2O_4 NWAs/CC),构建成为一种无粘合剂的3D无酶葡萄糖传感器。Cu Co_2O_4 NWAs/CC在碱性条件下对葡萄糖进行测试显示了高的催化性能,该传感器的线性范围1μM-0.93 mM,检出限是0.5μM(S/N=3),灵敏度是3.93 mA m M~(-1)cm~(-2)。Cu Co_2O_4 NWAs/CC对葡萄糖的检测有良好的抗干扰性和重复性。(2)经过水热和煅烧两步法制得自支撑的多孔Ni Co_2O_4纳米阵列电极。多孔结构和双金属的组成以及开放式三维电极等特点使得该电极具有更大的有效表面积、更优异的导电性、更多可接近的活性位点。因此该传感器对葡萄糖氧化展现高的催化活性。该传感器灵敏度为4.12 mA mM~(-1) cm~(-2),检测范围1μΜ-0.63 mM,检出限是0.5μM(S/N=3)。此外该传感器展现了优异的选择性和稳定性,可用于测定人类血清样品中的葡萄糖含量。(3)采用水热合成和煅烧制备出三维多孔ZnCo_2O_4 NWAs/CC材料。由于多孔结构和双金属的组成,ZnCo_2O_4 NWAs/CC具有更大的有效表面积和更多暴露的活性位点,对无酶葡萄糖传感具有很高的催化活性。多孔ZnCo_2O_4 NWAs/CC的灵敏度为3.44 m A m M~(-1) cm~(-2),检测范围5μM-0.78 mM,检出限是3μM(S/N=3),且该材料具有良好的选择性和稳定性。
【图文】：

扫描电镜图,阵列,金电极

)和三维的(3D)空间结构进行组装排列，形成即为纳米级结构材料，一般是指结构单元的料因尺寸很小会具有一定的独特性，表现出有明显的变化[52]。纳米材料相比于整块物质同时也可以暴露更多的活性位点，从而接触高在催化氧化过程中的反应速率[51, 53]。纳米供了新的机遇和启示。无酶电化学传感中展示出了优异的性能。Kur通过逐层电沉积金纳米粒子作为无酶葡萄糖米颗粒的金电极和裸的金电极对葡萄糖氧化的金电极具有更好的催化活性，其最低检出

镍纳米线,扫描电镜图,阵列

学位论文效应。该传感器的线性范围 1 μM-2mM，其灵敏度的通过模板聚合法合成了镍纳米线阵列（图 1.2）作展现了 5.0×10 7至 7.0×10 3M 的线性范围，1043 μAM 的最低检出限。制备了在泡沫 Ni 生长了 NiO 纳米结构的分级结构作提高了导电率，展现了对葡萄糖的催化性能，0.018 的检出限，和 395 μAmM 1的灵敏度。Zhang 等[63，分层孔隙度可以提高电解质和离子之间在多孔通有催化活性的，其灵敏度是 4.49 mAmM 1cm 2，检出
【学位授予单位】：重庆师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;TP212.2

【参考文献】