基于氧化锌纳米材料的光致电化学免疫传感器的设计与构建

发布时间：2017-08-17 09:27

  本文关键词：基于氧化锌纳米材料的光致电化学免疫传感器的设计与构建

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【摘要】：光致电化学分析是一种新开发的且有前途的分析技术,光源用于激发电极表面的活性物质,电流作为检测信号,具有高的灵敏度。在光致电化学分析中,寻找可以把光输入转化成电流输出,并且效率高、生物相容性好的光灵敏材料是极其重要的。作为光敏材料,氧化锌由于其合适的带隙、高的光电和光催化活性引起越来越多的关注。特别地,氧化锌纳米材料具有许多独特的性质,比如良好的载流子迁移率、易调整的结构和便于大规模生产。基于氧化锌和光致电化学分析的优点,本文使用纳米氧化锌构建光致电化学免疫传感器,实现对不同抗原的检测。具体开展了以下几个方面的工作:1.在纸金电极上电沉积具有大比表面积的氧化锌纳米片,通过简单的水热离子交换法固载硫化铜。硫化铜作为优秀的光敏材料,首次用于构建光致电化学免疫传感器。该传感器结合原位产生电子供体的策略,实现了对癌胚抗原的灵敏检测。2.通过简单的水热法在纸金电极上生长氧化锌纳米棒,随后把萘菁固定到氧化锌纳米棒表面。结合氧化锌纳米棒良好的电子传递速率和萘菁对近红外光的强吸收,该传感器实现了对癌胚抗原的灵敏检测。3.构建用于检测前列腺特异抗原的光致电化学免疫传感器,该传感器首次结合化学发光和竞争免疫策略,实现廉价和省时的免疫分析。在该体系中,多孔氧化锌纳米球具有大的比表面积和良好的生物相容性,用于负载抗原;选择具有快和长距离电子传递能力的硫化镉纳米棒作光敏材料。构建的传感器展现出高的灵敏度、良好的稳定性和再现性。4.在ITO设备上构建用于多组分检测的光致电化学免疫传感器。金钯合金纳米颗粒作为电子槽被负载到电极表面,然后电沉积氧化锌纳米棒,通过简单的腐蚀步骤制备氧化锌纳米管。氧化锌纳米管具有大的比表面积,为硫化镉沉积提供足够多的位点。金钯合金、氧化锌纳米管和硫化镉的协调作用使传感器有良好的分析性能。氧化铜作为信号标记,首次通过改变硫化镉中电子-空穴对的传递路径来放大信号。该传感器展现出宽的检测范围和低的检测限,具有高的灵敏度和特异性,可用于实际样品的检测。
【关键词】：氧化锌 纳米材料 光致电化学 免疫传感器
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1;TP212
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 半导体纳米材料的概述11-14
• 1.1.1 半导体纳米材料的性质11-12
• 1.1.2 半导体纳米材料的制备方法12-14
• 1.2 氧化锌纳米材料的概述14-18
• 1.2.1 氧化锌纳米材料的制备方法14-16
• 1.2.2 氧化锌纳米材料的应用现状16-18
• 1.3 光致电化学分析的概述18-21
• 1.3.1 光电材料18-19
• 1.3.2 光致电化学分析的应用19-21
• 1.4 免疫传感器的概述21-23
• 1.4.1 免疫传感器的构成21-22
• 1.4.2 免疫传感器的分类22-23
• 1.5 本文的研究思路23-25
• 第二章 基于硫化铜功能化氧化锌纳米片的纸基光致电化学免疫传感器的研究25-37
• 2.1 实验部分26-29
• 2.1.1 主要试剂26
• 2.1.2 主要仪器26
• 2.1.3 GOx-NPG-Ab_2生物共轭体的制备26-27
• 2.1.4 Au-PWE的制备27
• 2.1.5 Au-PWE上沉积ZNF27
• 2.1.6 CuS纳米颗粒的修饰27-28
• 2.1.7 光致电化学免疫传感器的构建28
• 2.1.8 光致电化学检测28-29
• 2.2 结果与讨论29-34
• 2.2.1 传感器平台的表征29-30
• 2.2.2 GOx-NPG-Ab_2的表征30-31
• 2.2.3 免疫传感器的电化学交流阻抗（EIS）表征31
• 2.2.4 免疫传感器的光致电化学表征31-32
• 2.2.5 免疫传感器的可行性与机理32-33
• 2.2.6 实验条件的优化33-34
• 2.3 免疫传感器的分析性能34-35
• 2.4 免疫传感器的稳定性、重现性、选择性研究35-36
• 2.5 免疫传感器的分析应用36
• 2.6 结论36-37
• 第三章 基于纸金电极及萘菁锌敏化氧化锌纳米棒的光致电化学免疫传感器的构建37-49
• 3.1 实验部分38-41
• 3.1.1 主要试剂38
• 3.1.2 主要仪器38
• 3.1.3 μ-PECOD的制备38-39
• 3.1.4 Au-PWE的制备39
• 3.1.5 Au-PWE上生长ZNRs39-40
• 3.1.6 ZnNC-COOH的敏化40
• 3.1.7 PEC免疫传感器的构建40
• 3.1.8 光致电化学检测40-41
• 3.2 结果与讨论41-45
• 3.2.1 μ-PECOD的表征41
• 3.2.2 ZnNC-COOH的表征41-43
• 3.2.3 传感器的电化学行为表征43
• 3.2.4 传感器的光致电化学表征43-44
• 3.2.5 实验条件的优化44-45
• 3.3 传感器的分析性能45-46
• 3.4 传感器的选择性、稳定性、重现性研究46
• 3.5 实际样品分析46-47
• 3.6 结论47-49
• 第四章 基于多孔氧化锌纳米球及硫化镉纳米棒的化学发光激发光致电化学竞争免疫传感器研究49-59
• 4.1 实验部分50-52
• 4.1.1 主要试剂50
• 4.1.2 主要仪器50
• 4.1.3 多孔ZnO纳米球的合成50-51
• 4.1.4 CdS NRs-Ab-HRP生物复合物的合成51
• 4.1.5 纸基PEC免疫传感器的构建51-52
• 4.1.6 PEC检测52
• 4.2 结果与讨论52-56
• 4.2.1 结构表征52-54
• 4.2.2 传感器构建过程表征54
• 4.2.3 PEC性能表征54-55
• 4.2.4 实验条件的优化55-56
• 4.3 传感器的分析性能56
• 4.4 传感器的重现性、选择性、稳定性研究56-57
• 4.5 实际样品的测定57-58
• 4.6 结论58-59
• 第五章 基于硫化镉敏化氧化锌纳米管阵列的新型信号放大策略的多组分光致电化学免疫传感器的研究59-75
• 5.1 实验部分60-63
• 5.1.1 主要试剂60
• 5.1.2 主要仪器60
• 5.1.3 ITO装置的制备60-61
• 5.1.4 CuO-Ab_2的制备61
• 5.1.5 AuPd合金修饰ITO工作电极的制备61-62
• 5.1.6 CdS/ZNTs/AuPd/ITO的制备62
• 5.1.7 Ab_1的固定62-63
• 5.1.8 PEC检测63
• 5.2 结果与讨论63-71
• 5.2.1 ITO装置的表征63-64
• 5.2.2 AuPd/ITO及CuO纳米种子的表征64-65
• 5.2.3 CdS/ZNTs/AuPd/ITO的表征65-66
• 5.2.4 PEC机理66
• 5.2.5 传感器EIS和PEC表征66-67
• 5.2.6 AuPd合金及CuO对传感器光电流响应的影响67-68
• 5.2.7 分析特性的比较68
• 5.2.8 实验条件的优化68-71
• 5.3 传感器的分析性能71
• 5.4 交叉反应研究71-72
• 5.5 传感器的重现性及稳定性研究72-73
• 5.6 实际样品的测定73
• 5.7 结论73-75
• 参考文献75-87
• 致谢87-89
• 附录89-90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：688261