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电化学传感器由于其灵敏度高、稳定性好、操作简便、成本低、在复杂环境中能进行在线监测等特点,在环境保护、临床医学、工农业生产等领域得到了广泛的应用。碳基纳米材料及金铂复合纳米材料由于具有良好的负载能力、生物相容性及电催化性能,为电化学传感器的进一步发展提供了基础。本论文主要由文献综述、实验研究和结论三部分组成。其中实验研究主要是结合纳米技术和电化学传感技术,通过对金铂复合纳米材料和碳基纳米材料电化学催化活性的考察,针对不同的用途,选择合适的纳米材料构建了系列电化学传感界面,以期得到在灵敏度、选择性、稳定性等方面性能良好的电化学传感器。主要研究内容如下:1.结合金良好的生物相容性以及铂较强的催化活性,构建了金铂复合纳米粒子为基础的传感界面,优化了其对H2O2氧化反应的电催化能力。进一步结合聚合物膜较好的抗干扰性等优点,分别用电化学包埋法和物理包埋法构建了两种不同的葡萄糖酶传感器(PPR-GOD-Au1Pt3NPs/GCE和Nafion-GOD-CS-Au1Pt3NPs/GCE),研究了它们对葡萄糖的检测性能并对两者进行了比较。结果表明,两种葡萄糖酶传感器的制备方法都较简单,对葡萄糖的响应较快速,灵敏度较高、检出限较低、线性范围较宽。但二者又有所不同,电化学包埋法制备的PPR-GOD-Au1Pt3NPs/GCE比物理包埋法制备的Nafion-GOD-CS-Au1Pt3NPs/GCE有更宽的线性范围,更好的抗干扰能力以及更好的重现性。2.研究了基于三维交错孔状石墨烯修饰电极的葡萄糖氧化酶(GOD)的直接电化学。石墨烯修饰电极制备是通过一步直接电化学还原氧化石墨烯的方法得到。此石墨烯修饰电极实现了GOD的直接电化学,并且在壳聚糖的协助下,不仅保持了酶的活性,而且提高了酶在电极上的固定量及稳定性。电极上的GOD表现出较快速的电子转移行为,它的表观电子转移速率系数(ks)为6.05s-1。在无任何电子中介体的空气饱和的溶液里,电极表现出良好的性能,如较低的检出限1.7μM,较宽的线性范围0.02-3.2mM,较高的灵敏度和卓越的选择性。3.运用一步直接共电沉积的方法制备了Pt-ERGO复合纳米材料为基础的葡萄糖传感界面。由于Pt和ERGO两种材料的正协同作用,促进了电子转移及电催化性能,表现出对H2O2良好的电催化能力。在施加电位为-0.3V用电流-时间曲线测H2O2时,表现出两个线性范围:0.5μM-600μM和0.6mM-57mM,灵敏度分别为8.70μAmM-1cm-2、0.549μAmM-1cm-2,最低检出限为0.16μM(S/N=3)。由于Pt-ERGO复合纳米材料较大的负载能力,GOD成功地固定在Pt-ERGO修饰的玻碳电极表面,不仅保持了GOD的活性,还实现了GOD的氧化活性中心与电极之间的直接电子转移,并得到其表观电子转移速率系数k1s为4.61s-。4.利用溶剂热法与高温退火相结合,制备了三维多孔结构的高度氮掺杂的碳胶囊(hN-CCs)材料,其N含量可以高达约13%。hN-CCs对H2O2及多巴胺都有较高的电催化活性。在hN-CCs修饰的玻碳电极(hN-CCs/GCE)上,利用差分脉冲伏安法(DPV)不仅实现了对多巴胺、抗坏血酸、尿酸的同时检测(pH=2.0),而且还实现了在抗坏血酸、尿酸共存时对多巴胺的选择性检测(pH=7.0)。相对于抗坏血酸和尿酸,hN-CCs对多巴胺的检测更为敏感,在pH=2.0时灵敏度高达40.46μAμM-1cm-2,检出限为18nM;在pH=7.0时,对多巴胺的检测呈现两条拟合曲线,灵敏度分别为22.06μAμM-1cm-2、5.46μAμM-1cm-2;最低检出限分别为:1.28μM、6.26μM。同时在pH=7.0时采用流动注射分析技术对多巴胺进行检测比采用DPV技术得到的电化学传感器的线性范围要宽。由于hN-CCs三维多孔结构,使其具有大的比表面积及好的负载能力,基于hN-CCs构建了葡萄糖酶传感界面,实现了葡萄糖酶直接电子转移。