石墨烯复合材料在电化学生物传感器中的应用与研究

发布时间：2017-04-09 16:23

  本文关键词：石墨烯复合材料在电化学生物传感器中的应用与研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电化学生物传感器是将电化学传感器与特异性识别生物分子相结合的一种生物传感器装置。纳米材料拥有着特殊的四大效应,且石墨烯拥有着很大的比表面积和很高的导电能力。由于两者间存在协同作用,所以将其复合使用可以充分弥补单一材料在实际应用中存在的诸多不足,进而被广泛应用于电化学生物传感器的研究中。本文介绍如下:1.采用恒电位法将石墨烯(GR)与铋(Bi)依次沉积到离子液体碳糊电极(CILE)表面,再用Nafion膜将肌红蛋白(Mb)固定在电极Bi/GR/CILE表面,制得Nafion/Mb/Bi/GR/CILE。运用CV表征制备电极,图中分别显示出两支峰形好的阳极峰和阴极峰,由此可知,蛋白质的电子转移得到最终实现。此制备电极对TCA的电还原效果表征了其较好的活性,在0.50-46.0 mmol/L内,峰电流和三氯乙酸的浓度成一定的线性关系,检测限为0.167 mmol/L(3σ)。2.采用恒电位法在离子液体碳糊电极(CILE)表面依次沉积三维石墨烯(3D GR)和纳米氧化锌(ZnO),再用Nafion膜将肌红蛋白(Mb)固定在修饰电极ZnO/3D GR/CILE的表面上,从而制得Nafion/Mb/ZnO@3D GR/CILE。运用CV表征制备电极,图中分别显示出两支峰形好的阳极峰和阴极峰,由此可知,蛋白质的电子转移得到最终实现。此制备电极对TCA的电还原效果表征了其较好的活性,在0.50-30.0 mmol/L内,峰电流和三氯乙酸的浓度成一定的线性关系,检测限为0.167 mmol/L(3σ)。3.用电化学还原氧化石墨烯(ERGO)、二氧化钛(TiO_2)纳米线和壳聚糖(CS)来修饰裸的CILE,然后,把单链DNA使用静电吸附的方法将其固载到修饰电极的表面进而制出一种新型的DNA传感器,进而将其同目标单链DNA杂交,运用DPV的方法来测定指示剂MB在不同DNA制备电极上的信号,完成了对目标序列一定的检测,并实际运用在tlh基因的PCR扩增检测中。4.利用3D GR修饰的基底电极CILE,用恒电位法在它的表面固载单链DNA,以MB来测定杂交反应。运用DPV法测定MB的信号,以实现对金黄色葡萄球菌nuc基因的一定量的测定。
【关键词】：肌红蛋白 石墨烯 电化学DNA生物传感器 直接电化学 电催化
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1;TP212
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 文献综述9-17
• 1.1 电化学生物传感器9-10
• 1.1.1 电化学生物传感器概述9
• 1.1.2 电化学生物传感器的原理及分类9
• 1.1.3 电化学生物传感器的研究进展9-10
• 1.2 离子液体修饰电极10-12
• 1.2.1 离子液体简介10-11
• 1.2.2 离子液体修饰电极的制备方法11
• 1.2.3 离子液体修饰电极在电化学分析中的应用11-12
• 1.3 纳米材料及其在电化学分析中的应用12-13
• 1.3.1 纳米材料的分类12
• 1.3.2 纳米材料的制备方法12-13
• 1.3.3 纳米材料在电分析化学领域中的应用13
• 1.4 石墨烯及其复合材料在电化学分析中的应用13-16
• 1.4.1 石墨烯简介13-14
• 1.4.2 石墨烯的制备方法14-15
• 1.4.3 石墨烯复合材料的制备方法15
• 1.4.4 石墨烯复合材料修饰电极在电化学分析中的应用15-16
• 1.5 本论文的思路和目的16-17
• 第二章 肌红蛋白在石墨烯与铋膜修饰电极上的直接电化学与电催化行为17-25
• 2.1 引言17-18
• 2.2 实验部分18
• 2.2.1 仪器18
• 2.2.2 试剂18
• 2.2.3 Nafion/Mb/Bi/GR/CILE的制备18
• 2.3 结果与讨论18-24
• 2.3.1 Nafion/Mb/Bi/GR/CILE的表征18-19
• 2.3.2 Mb的电化学响应19-20
• 2.3.3 Mb的直接电化学20-21
• 2.3.4 Mb修饰电极对TCA的电催化21-23
• 2.3.5 修饰电极的稳定性、重现性和重复性23
• 2.3.6 分析应用23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 肌红蛋白在氧化锌与三维石墨烯复合修饰电极上的直接电化学与电催化25-34
• 3.1 引言25-26
• 3.2 实验部分26-27
• 3.2.1 仪器26
• 3.2.2 试剂26
• 3.2.3 Nafion/Mb/ZnO@3D GR/CILE的制备26-27
• 3.3 结果与讨论27-33
• 3.3.1 扫描电子显微镜图27
• 3.3.2 修饰电极的交流阻抗谱图27-28
• 3.3.3 Mb的直接电化学28-29
• 3.3.4 扫速对Mb电化学行为的影响29-30
• 3.3.5 pH值的影响30-31
• 3.3.6 Mb修饰电极对TCA的电催化31-32
• 3.3.7 分析应用32
• 3.3.8 Nafion/Mb/ZnO@3D GR/CILE的稳定性、重现性和可重复性32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 基于TiO_2纳米线与ERGO修饰电极的电化学DNA传感器的制备及应用34-45
• 4.1 引言34-35
• 4.2 实验部分35-37
• 4.2.1 仪器与试剂35-36
• 4.2.2 修饰电极的制备36
• 4.2.3 电化学DNA传感器的制备36-37
• 4.2.4 杂交反应37
• 4.2.5 电化学检测37
• 4.2.6 牡蛎tlh基因序列的PCR扩增37
• 4.3 结果与讨论37-43
• 4.3.1 TiO_2纳米线的表征37-38
• 4.3.2 修饰电极的扫描电镜图38-39
• 4.3.3 修饰电极的电化学表征39-40
• 4.3.4 MB在不同DNA修饰电极上的电化学行为40-41
• 4.3.5 电化学检测条件的优化41-42
• 4.3.6 电化学DNA生物传感器的分析性能42-43
• 4.3.7 牡蛎样品中副溶血性弧菌的检测43
• 4.4 本章小结43-45
• 第五章 基于 3D GR修饰电极的电化学DNA传感器的制备45-54
• 5.1 引言45-47
• 5.2 实验部分47-49
• 5.2.1 仪器与试剂47
• 5.2.2 修饰电极的制备47-48
• 5.2.3 电化学DNA传感器的制备48
• 5.2.4 电化学检测48
• 5.2.5 玉米MON810基因序列的PCR扩增48-49
• 5.3 结果与讨论49-53
• 5.3.1 修饰电极的电化学表征49-50
• 5.3.2 MB在不同修饰电极上的电化学行为研究50
• 5.3.3 电化学DNA传感器的选择性50-51
• 5.3.4 电化学DNA传感器的灵敏度51-52
• 5.3.5 金黄色葡萄球菌nuc基因序列PCR产物的检测52-53
• 5.4 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-69
• 附录：论文中使用的缩略词69-71
• 致谢71-72
• 攻读学位期间已发表和待发表的相关学术论文题录72-73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;科学家首次用纳米管制造出石墨烯带[J];电子元件与材料;2009年06期

2 ;石墨烯研究取得系列进展[J];高科技与产业化;2009年06期

3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本开发出在蓝宝石底板上制备石墨烯的技术[J];硅酸盐通报;2009年04期

5 马圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究进展[J];现代物理知识;2009年04期

6 傅强;包信和;;石墨烯的化学研究进展[J];科学通报;2009年18期

7 ;纳米中心石墨烯相变研究取得新进展[J];电子元件与材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金贵;李振;;石墨烯研究进展[J];化学进展;2009年12期

9 张伟娜;何伟;张新荔;;石墨烯的制备方法及其应用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 万勇;马廷灿;冯瑞华;黄健;潘懿;;石墨烯国际发展态势分析[J];科学观察;2010年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 成会明;;石墨烯的制备与应用探索[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 钱文;郝瑞;侯仰龙;;液相剥离制备高质量石墨烯及其功能化[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

3 张甲;胡平安;王振龙;李乐;;石墨烯制备技术与应用研究的最新进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第3分册）[C];2010年

4 赵东林;白利忠;谢卫刚;沈曾民;;石墨烯的制备及其微波吸收性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年

5 沈志刚;李金芝;易敏;;射流空化方法制备石墨烯研究[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年

6 王冕;钱林茂;;石墨烯的微观摩擦行为研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

7 赵福刚;李维实;;树枝状结构功能化石墨烯[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 吴孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和无机石墨烯材料:计算与实验的结合[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吴迪;彭海琳;刘忠范;;石墨烯光化学修饰及尺寸效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 姚耀;石墨烯研究取得系列进展[N];中国化工报;2009年

2 刘霞;韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏[N];科技日报;2010年

3 记者 王艳红;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新华每日电讯;2010年

4 本报记者 李好宇 张們捷(实习) 特约记者 李季;石墨烯未来应用的十大猜想[N];电脑报;2010年

5 证券时报记者 向南;石墨烯贵过黄金15倍 生产不易炒作先行[N];证券时报;2010年

6 本报特约撰稿 吴康迪;石墨烯 何以结缘诺贝尔奖[N];计算机世界;2010年

7 记者 谢荣　通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰;石墨烯在泰实现产业化[N];泰州日报;2010年

8 本报记者 纪爱玲;石墨烯：市场未启 炒作先行[N];中国高新技术产业导报;2011年

9 周科竞;再说石墨烯的是与非[N];北京商报;2011年

10 王小龙;新型石墨烯材料薄如纸硬如钢[N];科技日报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 吕敏;双层石墨烯的电和磁响应[D];中国科学技术大学;2011年

2 罗大超;化学修饰石墨烯的分离与评价[D];北京化工大学;2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修饰[D];北京化工大学;2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修复机理的理论研究[D];吉林大学;2013年

5 盛凯旋;石墨烯组装体的制备及其电化学应用研究[D];清华大学;2013年

6 姜丽丽;石墨烯及其复合薄膜在电极材料中的研究[D];西南交通大学;2015年

7 姚成立;多级结构石墨烯/无机非金属复合材料的仿生合成及机理研究[D];安徽大学;2015年

8 伊丁;石墨烯吸附与自旋极化的第一性原理研究[D];山东大学;2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧还原电催化剂的理论计算研究[D];武汉大学;2014年

10 王义;石墨烯的模板导向制备及在电化学储能和肿瘤靶向诊疗方面的应用[D];复旦大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 詹晓伟;碳化硅外延石墨烯以及分子动力学模拟研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 王晨;石墨烯的微观结构及其对电化学性能的影响[D];北京化工大学;2011年

3 苗伟;石墨烯制备及其缺陷研究[D];西北大学;2011年

4 蔡宇凯;一种新型结构的石墨烯纳米器件的研究[D];南京邮电大学;2012年

5 金丽玲;功能化石墨烯的酶学效应研究[D];苏州大学;2012年

6 黄凌燕;石墨烯拉伸性能与尺度效应的研究[D];华南理工大学;2012年

7 刘汝盟;石墨烯热振动分析[D];南京航空航天大学;2012年

8 雷军;碳化硅上石墨烯的制备与表征[D];西安电子科技大学;2012年

9 于金海;石墨烯的非共价功能化修饰及载药系统研究[D];青岛科技大学;2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制备[D];上海交通大学;2013年

  本文关键词：石墨烯复合材料在电化学生物传感器中的应用与研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：295667