基于二元金属氧（磷）化物纳米阵列的电化学传感器的制备及性能研究

发布时间：2020-09-30 13:16

　　 本文以Ni(OH)_2纳米片阵列和ZnO纳米棒阵列为牺牲模板,在其基础之上制备杂化纳米结构并用于构建电化学传感器,首先利用NiO和Fe_2O_3之间的协同催化作用,提高了基于NiO/Fe_2O_3杂化纳米结构的葡萄糖电化学生物传感器的综合性能,同时利用酶化反应中间产物H_2O_2为检测对象,初步探索了在较低电位下检测H_2O_2的ZnO/CeO_(2-x)杂化纳米棒阵列和InP/Ni_2P纳米片阵列,并对其电化学性能进行表征,以期获得具有良好抗干扰能力的电化学传感器的基体材料,主要研究内容和结果如下:首先,通过水热反应在泡沫镍上制备Ni(OH)_2纳米片阵列,在Ni(OH)_2纳米片阵列基础上进行第二步水热反应结合热处理工艺制备NiO/Fe_2O_3纳米复合结构。优化水热反应过程中影响因素的参数,获得电化学性能最佳的NiO/Fe_2O_3纳米复合结构,采用交联法将葡萄糖氧化酶(GOx)负载于纳米复合结构表面,制备葡萄糖生物传感器。由于NiO与Fe_2O_3之间的协同催化作用,基于NiO/Fe_2O_3纳米复合结构的葡萄糖生物传感器的灵敏度可达230.5μA·cm~(-2)·mM~(-1),表现出一定的选择性,适用于针对糖尿病患者的葡萄糖检测。其次,采用电沉积法制备ZnO纳米棒阵列,在其基础上通过水热法并经过氩气气氛退火处理,合成ZnO/CeO_(2-x)纳米棒阵列,对其电化学性能进行表征。由于CeO_2中引入氧空位,形成Ce~(3+),从而使CeO_(2-x)表现出还原性,使ZnO/CeO_(2-x)纳米棒阵列可以在-0.4 V工作电位下对H_2O_2表现出电催化活性(灵敏度为63.5μA·mM~(-1)·cm~(-2))和良好的选择性。最后,采用制备好的Ni(OH)_2纳米片阵列为基体通过后续磷化处理,制备InP/Ni_2P纳米片阵列,并用于检测H_2O_2,结果表明:InP/Ni_2P纳米片阵列可在-0.4V电位下检测H_2O_2,且灵敏度达到150.2μA·mM~(-1)·cm~(-2),可进一步通过结构优化提高其对H_2O_2检测的灵敏度,其可拓展为构筑基于氧化酶的生物传感器的基体材料。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.1;TP212.2
【部分图文】：

合肥工业大学硕士学位论文以及灵敏度较低等缺点[22]。为了实现对 H2O2快速而精确的检测，电化学其具有灵敏度高、选择性好、响应时间快、成本低等优点，受到了研究泛的关注[23-26]。Song 等人[27]制备的基于花状 CuO 纳米结构的无酶电化学器在 0.1 mol/L 的 NaOH 溶液中对 H2O2有明显的催化作用，其对 H2O2的理如图 1.1 所示，当 H2O2到达电极表面时被催化氧化为 OH-，而 CuO则被还原为 Cu1+，根据结果表明其灵敏度可达 88.4 μA·mM-1·cm-2，并且在l/L-40 mmol/L 之间具有良好的线性关系，检测极限为 0.167 μM。

发生自发极化，该纳米带是理想的机电耦合材料，利用其压种纳米传感器，具有非常重要的应用价值。米材料的制备方法材料从出现之初到发展至今，对于不同的纳米材料都有相适断地推陈出新，向前发展。但总体上可以简单地分为两大类。其中物理法不发生化学反应，不生成新的物质，通过改变行制备，主要有激光束法、爆炸法、惰性气体蒸发法、严重金化法等。而化学法多以化学合成法为主，通常使用的方法剂热合成法、电沉积法、化学还原法、模板法和微乳液法等学传感领域的材料制备。水热合成法和溶剂热合成法法最早用于材料制备方面是在 1845 年，以硅酸为原料在水热体，随着材料科学技术的发展，在制备纳米颗粒，无机薄膜热法都得到了广泛地应用。

的化学稳定性，贵金属纳米粒子由于具有粒径小，比表面性的特点，被研究人员们广泛地应用于催化和传感器领域-Hindle 等人[58]采用一步水热法在 Ti 基底上合成了 Pt-Ir 纳米Ir 之间的原子比，发现 Pt-Ir (38%)的纳米结构表现出最高的于 Pt-Ir (38%)纳米结构的无酶葡萄糖生物传感器即使在干也能对葡萄糖表现出很强的电流响应，并具有高的灵敏度感器在制药和临床检测方面的应用很有前景。人[59]所制备的疏水性 Ag-Au 纳米颗粒利用 Ag 优异的导电性使空白酶电极的灵敏度和稳定性都得到了显著提高。L合成了一种壳聚糖-葡萄糖氧化酶-金纳米颗粒生物复合材，其结果如图 1.3 所示，该生物复合材料可以在相当极端的值和温度条件下）使葡萄糖氧化酶保持其生物活性，并且金酶具有极高的亲和力，同时促进了过氧化氢在电极上的氧该葡萄糖生物传感器的响应时间较短，保持在 7 s 内，线 mmol/L，且检测极限可达 2.7 μmol/L，并且具有良好的稳

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本文编号：2830887