金属氧化物/碳纳米管复合材料的形状控制合成及其在葡萄糖电化学传感器中的应用

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纳米材料具有比表面积大、生物相容性好、催化性能高、吸附能力强等优点,因此被广泛应用于构建电化学葡萄糖传感器。纳米复合材料中各组分之间的协同效应,可以有效地提高电化学生物传感器的检测性能。本文选题结合金属氧化物、聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)以及碳纳米管的优势构建新型的碳纳米管复合材料用于制备高性能的葡萄糖传感器。优化制备和分析条件,系统研究了所制备传感器对葡萄糖的检测性能。取得的主要原创性结果如下:(1)采用搅拌法合成了聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)功能化多壁碳纳米管(MWCNTs)载Cu2O六角星型微晶复合材料,并将其修饰于玻碳电极(GCE)上构建了一种新的电化学葡萄糖传感器。通过扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),傅立叶变换红外(FTIR)光谱,X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对制备的复合材料进行表征,通过循环伏安和计时电流法系统研究了该传感器对葡萄糖的响应性能,结果表明所制备的PEDOT功能化MWCNTs载六角星型Cu2O对葡萄糖氧化有很好的电催化活性。在优化条件下,该传感器对葡萄糖检测具有较宽的线性范围(0.495μM~0.374 mM和0.374 mM~3.446 mM),较低的检测限(0.04μM,S/N=3)以及良好的重现性(平行测定7次,相对标准偏差为4.6%),稳定性(28天后仍保留初始响应电流的82.9%)和抗干扰性(L-精氨酸,过氧化氢,抗坏血酸,尿酸,多巴胺,氯化钠对葡萄糖的检测没有明显的影响)。(2)通过反溶剂法制备了 MWCNTs载多面体CuOx复合材料(CuOx/MWCNTs),并将其用于构建CuOx/MWCNTs/GCE葡萄糖传感器,采用XRD、SEM和XPS技术对制备的材料进行表征,通过循环伏安和计时电流法评价该传感器对葡萄糖的响应性能,结果表明所制备的MWCNTs载多面体CuOx复合材料对葡萄糖氧化有很好的电催化活性,在优化条件下,发现该传感器对葡萄糖检测的线性范围宽(2μM~13.21 mM),检测限低(0.75 μM,S/N=3),重现性(平行测7次,相对标准偏差为3.9%),稳定性(31天后仍保留初始响应电流的81.2%)和抗干扰性(L-精氨酸,H2O2,抗坏血酸,尿酸,多巴胺,肾上腺素和氯化钠对葡萄糖的检测没有明显影响)良好。(3)通过水热合成法制备了 MWCNTs载梭形MnOx复合材料(MnOx/MWCNTs),并将其用于构建MnOx/MWCNTs/GCE葡萄糖传感器。采用XRD、TEM、SEM和XPS技术对制备的材料进行表征,通过循环伏安和计时电流法评价该传感器对葡萄糖的响应性能。结果表明所制备的MWCNTs载梭形MnOx复合材料对葡萄糖氧化有很好的电催化活性,在优化条件下,发现该传感器对葡萄糖检测的线性范围宽(1.37μM~9.834 mM),检测限低(0.6 μM,S/N=3),重现性(平行测8次,相对标准偏差为3.6%),稳定性(29天后仍保留初始响应电流的81.1%)和抗干扰性(L-精氨酸,H2O2,抗坏血酸,尿酸,多巴胺,肾上腺素和氯化钠对葡萄糖的检测没有明显影响)良好。
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