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21世纪是纳米和生物的世纪。纳米和生物技术的出现为分析化学的发展带来了巨大的机遇和挑战。纳米材料由于其大的比表面积、高的表面反应活性、高的催化效率和强的吸附能力等优异的物理和化学性质,推动了分析化学及生物传感器的迅速发展。本论文通过使用不同的方法合成了新颖的铂及其复合纳米材料,用这些材料为载体和生物兼容性好的聚丙烯酰胺为交联剂构造出性能优良的纳米生物传感器,并用于生物检测。使用TEM、HRTEM、SEM、XRD、EDS、ED、UV-vis、CV等表征手段对它们的组成、结构、尺寸、形貌、晶体结构和性能等进行了表征。本论文获得的主要成果如下:
1.用铝离子诱导组装得到三维有序(树枝状)的聚丙烯酰胺/辣根过氧化酶( PAM/HRP)复合材料。研究发现,PAM/HRP复合材料对酶有很好的生物相容性;能够实现酶与电极间的直接电子转移;有较好的电催化性能( H202),如宽的检测范围(1-300μM)、低的检测限(0.72μM)、低的米氏常数(12.5μM)、高的稳定性和好的可重复性。
2.用乙二胺四乙酸( EDTA)诱导组装制备出线状的铂纳米粒子,并将它与PAM和HRP一起构筑纳米生物传感器。研究发现,PAM/Pt/HRP复合材料对酶有很好的生物相容性;能够实现酶与电极间的直接电子转移:有较好的电催化性能( H202),如宽的检测范围(1-240μM)、低的检测限(0.21μM)、高的灵敏度(153 mA·cm-2·M-1)、低的米氏常数(6.9μM)、高的稳定性和好的可重复性。
3.制备了铂/单壁碳纳米管( Pt/SWCNTs)复合纳米材料,并将它与PAM和HRP一起构筑纳米生物传感器。研究发现,PAM/ Pt/SWCNTs/HRP复合材料对酶有很好的生物相容性;能够实现酶与电极间的直接电子转移;有较好的电催化性能( H2O2),如宽的检测范围(1-240μM)、低的检测限(0.09μM)、高的灵敏度(324 mA·cm-2·M-1)、高的稳定性和好的可重复性。
4.用两步水热法合成了铂/二氧化钛(Pt/TiO2)复合纳米材料。研究表明,与纯的TiO2纳米材料相比,Pt/TiO2复合纳米材料具有不同的物理和化学性质如晶体结构、比表面积、表面电荷性质和电子转移性质,而且随着Pt掺杂量的变化,这些物理和化学性质呈现规律性的变化。