铜基体上石墨烯/金属氧(氢氧)化物复合材料的原位生长及其对葡萄糖和过氧化氢电化学无酶传感性能研究

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随着电化学生物传感技术的不断发展,无酶电化学生物传感器的研究成为电化学传感器的一个研究热点。与传统的酶电极相比,非酶传感器不仅克服了酶电极的内在缺陷,与此同时还具有灵敏度高、制备简单、选择性强等其它的优点,从而成为二十一世纪的主流研究方向之一。无酶电化学传感器的检测性能强烈依赖于制备的电极材料,因此,本论文选取双金属氧(氢氧)化物与石墨烯的复合纳米材料作为非酶传感器的电极材料,采用简单的一步水热法,基于铜片(Cu)与氧化石墨烯(GO)之间的氧化还原反应,在铜片的表面原位制备出基于石墨烯/金属氧(氢氧)化物的纳米复合材料,并将制备的电极材料直接用于非酶传感器的性能检测,从而省去了玻碳电极繁琐的涂覆和修饰过程。具体内容如下:  (1).CuO/RGO/Cu2O@Cu三维复合材料:以金属铜片作为载体,采用“铜基体+GO溶液+铜盐”的合成路线,利用氧化性的氧化石墨烯和还原性的金属铜之间的氧化还原反应;以及溶液中氧化石墨烯(带负电)和铜离子(带正电)之间的静电吸引作用,通过简单的一步水热合成法,在铜基体表面原位生长了CuO/RGO/Cu2O三维复合纳米材料。并将CuO/RGO/Cu2O@Cu纳米复合电极直接用在电化学非酶检测葡萄糖和过氧化氢的含量中:对于葡萄糖的检测,得到了高的灵敏度(3401uA·mM-1·cm-2),宽的线性范围(0.5μM to8.3mM)以及低的检测限(0.10μM);对于过氧化氢,得到了较高的灵敏度(366.2uA·mM-1·cm2),宽的线性范围(0.5μM to9.7mM)以及低的检测限(0.05μM)。  (2).Co3O4/RGO/Cu2O@Cu三维复合材料:以金属铜片作为载体,采用“铜基体+GO溶液+钴盐”的路线,利用还原性的金属铜和氧化性的氧化石墨烯(GO)之间的氧化还原反应;以及溶液中氧化石墨烯(带负电)和钴离子(带正电)之间的静电吸引作用,通过简单的一步水热法,在铜片的表面原位生长了Co3O4/RGO/Cu2O三维复合纳米材料。并将Co3O4/RGO/Cu2O@Cu电极直接用在电化学非酶检测葡萄糖和过氧化氢的含量中:对于葡萄糖,得到了高的灵敏度(3565.7uA·mM-1·cm-2),宽的线性范围(0.5μM-6.7mM)以及低的检测限(0.3μM);对于过氧化氢,得到了较高的灵敏度(1092.3uA·mM-1·cm-2),宽的线性范围(0.5um-7.67mM)以及低的检测限(0.1μM)。  (3).Ni(OH)2/RGO/Cu2O@Cu三维复合材料:以金属铜片作为载体,采用“铜基体+GO溶液+镍盐”的路线,利用还原性的金属铜和氧化性的氧化石墨烯(GO)之间的氧化还原反应;以及溶液中氧化石墨烯(带负电)和镍离子(带正电)之间的静电吸引作用,通过简单的一步水热法,在铜基体表面原位生长了Ni(OH)2/RGO/Cu2O三维复合纳米材料。并将Ni(OH)2/RGO/Cu2O@Cu电极直接用于电化学非酶检测葡萄糖和过氧化氢的含量中:对于葡萄糖,得到了高的灵敏度(5350uA·mM-1·cm-2),宽的线性范围(0.5μM-7.67mM)以及低的检测限(0.35μM);对于过氧化氢,得到了高的灵敏度(1706.3uA·mM-1·cm-2),宽的线性范围(0.5μM-7.5mM)以及低的检测限(0.2μM)。
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