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电化学传感器是化学传感器中研究较为成熟的一种,它是采用电化学效应将检测信号转变为电信号的化学传感器,电化学传感器在分析测定中有广泛的应用。含酶或蛋白质的生物传感器是利用生物活性物质的亲和性,如酶-底物、抗原-抗体、激素-受体等的分子识别功能来检测待测物,因其具有较高的选择性而备受关注,纳米微粒具有庞大的比表面积、较强的催化活性和较好的生物相容性等优点,研究蛋白质及纳米粒子在纳米修饰电极的电化学行为是本论文的主要工作。随着生物传感器的发展,酶及蛋白质生物活性物质的活性受温度以及pH值等环境因素的影响大大限制了含酶生物传感器的应用,随之发展起来的无酶生物传感器的制备和应用成为一个新的研究热点,本论文还构建了基于纳米材料的无酶电化学生物传感,并研究了修饰电极材料的其它电化学性质,取得了一定的研究进展。第一章主要介绍了电化学生物传感器的概念、种类、研究进展情况以及电化学传感器中电极的修饰方法。简单介绍了纳米材料及其在电化学生物传感器中的应用和发展前景。分别对导电聚合物和石墨烯做了概括性的介绍,并论述了导电聚合物与石墨烯复合材料的研究现状及发展前景。第二章中,我们利用高压水热合成法,制备了刺球状的CeO2纳米粒子(CeO2NPs),将其与肌红蛋白(Mb)混合后固定在玻碳电极(GCE)上,构建了无媒介第三代生物传感器。采用TEM、UV-vis和XRD对制备的CeO2 NPs进行表征,结果表明CeO2 NPs表面的独特的刺球状结构,能够增大Mb在电极表面的有效负载量。循环伏安法研究表明CeO2 NPs对肌红蛋白直接电子转移(DET)有促进作用,CeO2NPs的独特电子传导性能加快Mb与电极之间的电子传递速率,且具有优良生物相容性的CeO2 NPs为所固定的蛋白质提供了一个良好的生物微环境。构建的Mb/CeO2 NPs/GCE生物传感器对双氧水(H2O2)具有良好的电催化还原作用,其检测限为0.3μM(S/N=3),线性响应范围：0.7-194μM,并且有一个较低的KMapp值,约为0.048 mM。表明该生物传感器具有灵敏度高,稳定性强、能够增强Mb对H202的亲和性,促进其对H202的催化还原等特点。第三章是根据柯肯达尔效应,利用高压水热合成法,制备了CeO2-ZrO2空心复合纳米球,将肌红蛋白(Mb)固定在CeO2-ZrO2修饰的玻碳电极(GCE)上,构建了一种新的第三代无媒介生物传感器。采用TEM、UV-vis对制备的复合物进行表征,结果表明CeO2-ZrO2复合物具有独特的介孔结构和良好的生物相容性,可增大Mb在电极表面的有效负载量。通过循环伏安法研究了该复合物对肌红蛋白直接电子转移的促进作用,Mb/CeO2-ZrO2修饰电极为蛋白质和基底电极的直接电子传输提供了一个有利的微环境,因此加快了Mb与电极之间的电子传递速率。实验结果表明构建的Mb/CeO2-ZrO2/GCE生物传感器对双氧水(H202)具有良好的电催化,其检测限为1.1μM,KMapp为0.128 mM,线性响应范围：8.5-330μM,ks约为2.65 s-1。CeO2-ZrO2复合材料为固定蛋白质和制备生物传感器提供了一种很好的基体材料,有利于推动生物传感器及其它生物电化学器件的发展。第四章用水热法制备了Fe3O4@ZrO2核壳纳米微球,将肌红蛋白(myoglobin,Mb)通过静电吸附固定在Fe3O4@ZrO2核壳纳米微球表面上,利用磁性玻碳电极(MGCE)的外磁场磁力将此复合材料固定于MGCE上研究Mb的直接电化学,实现了材料在电极上的快速固定化,只需要几秒钟的时间。实验结果表明,Mb在电极上的平均表面覆盖度约为1.3×10-10 mol·cm-2,在-326 mV和-363 mV左右有一对血红素类蛋白的特征氧化还原峰,峰电位差约为37 mV。该传感器对H202有良好的电流响应,速率常数ks为1.4 s-1信噪比为3时(S/N=3)其检测限为0.32μM。在较大的检测范围内,传感器表现出Michaelis-Menten行为,其米氏常数(KMapp)计算值约为40μM,较小的KMapp表明固定在电极上的Mb很好的保持了它的生物活性。第五章中我们首先制备了聚苯胺／氧化石墨烯(PANI/GO)复合材料,然后在PANI/GO表面原位生长铂纳米粒子(Pt NPs)进而制备了铂／聚苯胺／氧化石墨烯(Pt/PANI/GO)纳米复合材料,用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、x-射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)等表征手段研究了材料的结构和性质,研究表明所制备的Pt NPs粒径小,在PANI/GO的表面负载均匀、负载密度高。将所制备的材料修饰在玻碳电极(GCE)表面,研究了材料的各种电化学性质。实验结果表明,负载在PANI/GO复合材料上的Pt NPs对氧气和甲醇有良好的催化作用有望用于燃料电池的应用,所制备的传感器在优化的条件下对H202和葡萄糖也有很好的电流响应。该传感器还表现出了优良的稳定性和重现性。