石墨烯微电极体积收缩效应固定葡萄糖氧化酶及其传感应用

发布时间：2017-07-18 19:30

  本文关键词：石墨烯微电极体积收缩效应固定葡萄糖氧化酶及其传感应用

  更多相关文章： 微电极 电化学还原的氧化石墨烯 体积收缩 葡萄糖氧化酶 固定化 直接电化学

【摘要】：本文主要是基于石墨烯材料在自然干燥条件下会发生体积收缩的这一本征性质,研究了葡萄糖氧化酶(GOD)的固定化。本文主要内容如下:1.绪论部分主要介绍了石墨烯材料、酶电极、酶的固定化方法、本文的研究背景和内容。2.结合铂(Pt)的良好导电性和电化学还原氧化石墨烯(ERGO)的高导电性以及良好的生物相容性,制备了一种新型的多孔活性ERGO微电极,该微电极比表面积较大,使得该微电极在传感领域具有潜在的应用。三维多孔活性ERGO微电极制备方法,为一步电化学还原的方法,具有简单,方便,经济等优点。该微电极具有三维多孔分级结构并呈现出比Pt丝微电极更好的电化学性能。3.研究了三维多孔ERGO微电极吸附的GOD的直接电化学。基于ERGO三维交错的网络结构,实现了GOD活性中心和电极表面之间的直接电子转移,该过程是一表面控制的电化学可逆过程。在ERGO微电极表面GOD具有较高的覆盖度,达到2.83×10-9mol cm-2,这个值高于传统修饰电极。GOD的表观电子转移速率系数(ks)为2.98 s-1,表现出快速的电子转移行为。GOD的直接电化学的pH窗口较宽,为2.69-9.09。4.基于ERGO材料体积收缩的本征性质,采用SEM和CV技术进一步研究了五种固定状态下酶电极的“门效应”,分别对应于门全开、部分关到全关的几种状态,这些状态均实现了GOD的直接电化学。当电极对应于门全关的状态,即干燥5 min后的微电极,也达到GOD固定化较好效果。这种固定化方法简单,易于操作,而且不需要任何的中介物质或者表面的覆盖物。并且该微电极在检测葡萄糖时获得了较好的结果,线性范围0.05-4.2 mM、较高的灵敏度27.66μA mM-1cm-2、较好的抗干扰性和稳定性等。
【关键词】：微电极 电化学还原的氧化石墨烯 体积收缩 葡萄糖氧化酶 固定化 直接电化学
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1;TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 石墨烯材料9-12
• 1.1.1 石墨烯材料的简介9
• 1.1.2 石墨烯材料的制备9-11
• 1.1.3 三维石墨烯的制备、应用11-12
• 1.2 电化学酶电极12-13
• 1.2.1 电化学酶电极工作的基本原理和分类12-13
• 1.2.3 石墨烯及其复合材料在葡萄糖氧化酶电极中的应用13
• 1.3 酶的固定化方法简介13-14
• 1.4 微电极的特点、应用14-15
• 1.5 选题背景和主要内容15-17
• 第2章 多孔石墨烯微电极的制备和表征17-22
• 2.1 引言17
• 2.2 实验部分17-19
• 2.2.1 试剂17
• 2.2.2 氧化石墨烯的制备17-18
• 2.2.3 溶液的配制18-19
• 2.3 结果与讨论19-21
• 2.3.1 多孔石墨烯微电极的SEM表征19-20
• 2.3.2 多孔石墨烯微电极的电化学表征20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 葡萄糖氧化酶在多孔石墨烯微电极上直接电化学研究22-28
• 3.1 引言22
• 3.2 实验部分22-23
• 3.2.1 试剂22
• 3.2.2 GOD@ERGO微电极的制备22-23
• 3.2.3 仪器和测试23
• 3.3 结果与讨论23-27
• 3.3.1 葡萄糖氧化酶在不同微电极上的电化学23-24
• 3.3.2 扫速对GOD直接电化学的影响24-26
• 3.3.3 pH对GOD直接电化学的影响26-27
• 3.4 本章小结27-28
• 第4章 葡萄糖氧化酶固定化新方法的研究28-49
• 4.1 引言28
• 4.2 实验部分28-29
• 4.2.1 试剂28
• 4.2.2 酶电极的制备28-29
• 4.2.3 仪器和测试29
• 4.3 结果与讨论29-48
• 4.3.1 SEM和CV研究不同的固定状态下的酶电极“门效应”29-42
• 4.3.1.1 多孔ERGO微电极本征的孔和腔作为“门”的全开状态29-31
• 4.3.1.2 体积收缩形成“门”部分关闭的状态31-38
• 4.3.1.3 进一步体积收缩形成“门”全部关闭的状态38-42
• 4.3.2 电化学检测葡萄糖42-44
• 4.3.3 微电极的干扰性研究44-45
• 4.3.4 微电极的可重现性、稳定性、重复性45-48
• 4.4 本章小结48-49
• 结论49-50
• 参考文献50-56
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单56-57
• 致谢57

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