基于纳米Ni/掺硼金刚石电极的电化学生物传感器研究
发布时间：2021-01-02 09:18
准确快速检测氨基酸、葡萄糖等生物物质对医学诊断和食品生产具有重要意义。基于纳米敏感材料修饰硼掺杂金刚石（BDD）电极的生物传感器,在检测中表现出灵敏度高、响应速度快和抗干扰性强等优势,有着广泛的应用前景。本文围绕BDD电极制备,纳米材料修饰和传感器性能测试展开工作。以电子辅助热丝化学气相沉积（EACVD）技术制备了自支撑掺硼金刚石膜。研究了金刚石的生长过程和动态模型,讨论了碳源浓度对金刚石的生长机制和成膜品质的影响。分析了硼的掺杂浓度对金刚石形貌,缺陷,导电性能和电化学特性的影响,并探讨了硼的扩散机制。通过分析发现,制备的BDD电极具有宽的电化学窗口、低的背景电流、良好的稳定性和可逆性。以循环伏安（CV）法在BDD表面制备了具有大的比表面积和强的催化性能的纳米多孔Ni（NP-Ni）,研究了L-丙氨酸在NP-Ni/BDD电极表面的电化学行为。结果表明,以NP-Ni/BDD为电极的传感器具有高的灵敏度50μAmM-1cm-2,在0.5―4.5μM范围内,响应电流与丙氨酸浓度呈良好的线性关系,其检测限为0.01μM,还表现出强的抗干扰性,良好的稳定,适用于丙氨酸注射液的检测。首次采用电化学盖...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
电化学生物传感器的工作原理结构示意图
还需要在特定的条件下才能保持活性[30]，使传感器的应用受到限制。新型的电极材料和敏感材料，对于制作灵敏度高，选择性专一，稳定性传感器，用于氨基酸，葡萄糖等生物物质分析具有重要意义。基于硼掺杂金刚石膜电极的电化学生物传感器硼掺杂金刚石简介在金刚石晶体内部，每个碳原子外层的 4 个价电子通过 sp3杂化的轨道 4 个碳原子形成共价键，共价键之间的角度均相等，空间上以正四面体构单元，其晶胞为面心立方晶格，如图 1-2 所示。由于金刚石 sp3键能稳定的化学结构，所以金刚石具有高的硬度，其莫氏硬度为 10，显微00GPa[32]；金刚石常温下的导热率为 20-25W/cm K[33]；金刚石具有良好能和介电性能，禁带宽度可达 5.5eV[34]。
图 1-3 硼掺杂金刚石共价键及空穴的平面结构示意图石的硼掺杂方法包括：原位掺杂法和离子注入法。在 CVD 采用原位掺杂法，即硼原子在金刚石沉积过程中进入金刚点，从而实现硼的掺杂。常用的掺杂硼源可分为气体硼源（如（如：硼酸三甲酯）和固体硼源（如：三氧化二硼）。由于毒性，在使用和保存过程中存在着危险；而固态硼源由于和，难以控制硼掺杂浓度，因此本文采用液态的硼酸三甲酯作杂金刚石电极的优点金刚石电极用于生物传感器的研制，其优势主要体现在这几化学窗口，低的背景电流，高的物理化学稳定性和良好的生化学特性。宽的电化学窗口（Potential window）。电极在溶液中发生水氢电位的差值为电极的电化学窗口。电化学窗口的大小不仅
【参考文献】：
期刊论文
[1]高品质金刚石膜微波等离子体CVD技术的发展现状[J]. 唐伟忠,于盛旺,范朋伟,李义锋,苏静杰,刘艳青. 中国材料进展. 2012(08)
[2]基于纳米材料电化学生物传感器的研究进展[J]. 王宗花,郭新美,夏建飞,张菲菲,夏延致,李延辉. 分析测试学报. 2011(11)
[3]多巴胺在氧化锌纳米棒嵌入石墨修饰电极上的电化学行为及测定[J]. 何凤云,柳闽生,朱子丰,杨凤珠,孙广源. 应用化学. 2011(03)
[4]纳米材料用于构建新型电化学生物传感器的研究进展[J]. 陈桂芳,梁志强,李根喜. 生物物理学报. 2010(08)
[5]纳米材料在电化学生物传感器中的应用[J]. 扎热木.萨迪克,都颖,徐静娟,陈洪渊. 分析科学学报. 2009(02)
[6]纳米电化学生物传感器[J]. 杨海朋,陈仕国,李春辉,陈东成,戈早川. 化学进展. 2009(01)
[7]硼掺杂金刚石微电极[J]. 高成耀,常明,沈花玉,沈锋英. 化学通报. 2008(12)
[8]P型掺杂金刚石电极双电层电容器研究[J]. 常明,高成耀,朱亚东,潘鹏. 天津理工大学学报. 2005(01)
[9]金刚石薄膜电化学[J]. 只金芳,田如海. 化学进展. 2005(01)
[10]掺硼金刚石薄膜电极电催化降解染料废水的研究[J]. 俞杰飞,周亮,王亚林,贾金平. 高校化学工程学报. 2004(05)
本文编号：2953096
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
电化学生物传感器的工作原理结构示意图
还需要在特定的条件下才能保持活性[30]，使传感器的应用受到限制。新型的电极材料和敏感材料，对于制作灵敏度高，选择性专一，稳定性传感器，用于氨基酸，葡萄糖等生物物质分析具有重要意义。基于硼掺杂金刚石膜电极的电化学生物传感器硼掺杂金刚石简介在金刚石晶体内部，每个碳原子外层的 4 个价电子通过 sp3杂化的轨道 4 个碳原子形成共价键，共价键之间的角度均相等，空间上以正四面体构单元，其晶胞为面心立方晶格，如图 1-2 所示。由于金刚石 sp3键能稳定的化学结构，所以金刚石具有高的硬度，其莫氏硬度为 10，显微00GPa[32]；金刚石常温下的导热率为 20-25W/cm K[33]；金刚石具有良好能和介电性能，禁带宽度可达 5.5eV[34]。
图 1-3 硼掺杂金刚石共价键及空穴的平面结构示意图石的硼掺杂方法包括：原位掺杂法和离子注入法。在 CVD 采用原位掺杂法，即硼原子在金刚石沉积过程中进入金刚点，从而实现硼的掺杂。常用的掺杂硼源可分为气体硼源（如（如：硼酸三甲酯）和固体硼源（如：三氧化二硼）。由于毒性，在使用和保存过程中存在着危险；而固态硼源由于和，难以控制硼掺杂浓度，因此本文采用液态的硼酸三甲酯作杂金刚石电极的优点金刚石电极用于生物传感器的研制，其优势主要体现在这几化学窗口，低的背景电流，高的物理化学稳定性和良好的生化学特性。宽的电化学窗口（Potential window）。电极在溶液中发生水氢电位的差值为电极的电化学窗口。电化学窗口的大小不仅
【参考文献】：
期刊论文
[1]高品质金刚石膜微波等离子体CVD技术的发展现状[J]. 唐伟忠,于盛旺,范朋伟,李义锋,苏静杰,刘艳青. 中国材料进展. 2012(08)
[2]基于纳米材料电化学生物传感器的研究进展[J]. 王宗花,郭新美,夏建飞,张菲菲,夏延致,李延辉. 分析测试学报. 2011(11)
[3]多巴胺在氧化锌纳米棒嵌入石墨修饰电极上的电化学行为及测定[J]. 何凤云,柳闽生,朱子丰,杨凤珠,孙广源. 应用化学. 2011(03)
[4]纳米材料用于构建新型电化学生物传感器的研究进展[J]. 陈桂芳,梁志强,李根喜. 生物物理学报. 2010(08)
[5]纳米材料在电化学生物传感器中的应用[J]. 扎热木.萨迪克,都颖,徐静娟,陈洪渊. 分析科学学报. 2009(02)
[6]纳米电化学生物传感器[J]. 杨海朋,陈仕国,李春辉,陈东成,戈早川. 化学进展. 2009(01)
[7]硼掺杂金刚石微电极[J]. 高成耀,常明,沈花玉,沈锋英. 化学通报. 2008(12)
[8]P型掺杂金刚石电极双电层电容器研究[J]. 常明,高成耀,朱亚东,潘鹏. 天津理工大学学报. 2005(01)
[9]金刚石薄膜电化学[J]. 只金芳,田如海. 化学进展. 2005(01)
[10]掺硼金刚石薄膜电极电催化降解染料废水的研究[J]. 俞杰飞,周亮,王亚林,贾金平. 高校化学工程学报. 2004(05)
本文编号：2953096
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