论文部分内容阅读
葡萄糖的检测在人类疾病的诊断和治疗中起着重要作用,开发稳定而高效的葡萄糖传感材料是国内外当前的研究热点。由于酶传感器的一些固有缺点,非酶传感器的发展应运而生。非酶传感器设计的关键是选择合适的催化剂用于葡萄糖的直接电化学氧化。过渡金属基纳米材料由于其稳定性好、选择性强、价格低廉等优点在电催化传感领域备受青睐。本文综述了近年来非酶葡萄糖电化学传感材料的研究发展以及可穿戴化学传感器的研究现状,并合成了一系列一维过渡金属纳米材料,研究结果如下:（1）首先利用煅烧法制备了NiO纳米管,再通过水热法进行硫化处理成功制备中空结构的Ni S纳米管（Ni S-NTs）。对Ni S-NTs的形貌和结构进行了表征以及测试了其电化学传感性能。结果表明Ni S-NTs修饰的玻碳电极构建的无酶葡萄糖传感器在葡萄糖浓度1μM-7500μM范围内表现出了良好的线性关系,灵敏度为824.72μA·m M-1·cm-2,检出限为0.4μM。而且Ni S-NTs表现出了良好的抗干扰能力,实际血清样品测试中也有稳定响应。另外,利用制备的Ni S-NTs/GCE电极和微型工作站组装了便携式即时检测（POCT）平台,对实际样品血清进行了测试,血清回收率达98.9%,有望拓展Ni S-NTs在实际检测中的应用。（2）以NiO-NTs作为前躯体,通过微波法负载Pt纳米颗粒,制备了NiO/Pt-NTs非酶葡萄糖传感材料。Pt纳米粒子的负载使得NiO/Pt-NTs对葡萄糖的传感性能得到了显著的提高。其线性范围为1-4000μM,灵敏度为418.28μA·m M-1·cm-2,检测限为0.3μM。并且NiO/Pt-NTs在检测中表现出了良好的抗干扰能力。在血清样品检测中回收率在99.2%-104.1%之间。NiO/Pt-NTs材料良好的电催化活性主要源于贵金属与过渡金属氧化物纳米管的复合,得益于其协同效应,材料的电荷转移速率大大提高,从而其葡萄糖氧化活性也显著提升。另外,由于NiO/Pt-NTs的中空管状结构,使得Pt的利用效率大大增加,也使得NiO/Pt-NTs的催化活性电位增多。利用便携式传感器对NiO/Pt-NTs/GCE测试,血清回收率达98.2%（3）通过两步水热法制备了更稳定的CuS/NiS纳米棒电催化剂材料。在进行葡萄糖电化学测试时,该催化剂在1μM-8000μM范围内表现出了良好的线性关系,灵敏度为956.38μA·m M-1·cm-2,检测限为0.35μM。CuS/Ni S-NRs对尿素、谷氨酸、Na Cl、脯氨酸和缬氨酸有较好的抗干扰能力,并且在牛血清测试中也显示出较好的结果。CuS/Ni S-NRs更优越的传感性能可能是由于其密集交织的棒状网络,不仅提高了催化剂内部的稳定性,并且增加了催化剂的活性位点,有效提升了内部的电子转移速率。使用便携式传感器对CuS/Ni S-NRs/GCE测试也显示了较好的葡萄糖传感性能。（4）通过水热反应与煅烧法结合,成功制备了NiCo2O4/Pd纳米管。Ni Co2O4/Pd-NTs修饰的玻碳电极在1μM-9000μM范围内显示出了良好的线性关系,灵敏度为214.22μA·m M-1·cm-2,检测限为1.6μM。此外,Ni Co2O4/Pd-NTs/GCE在抗干扰实验中对尿素、Na Cl、谷氨酸、赖氨酸、脯氨酸、缬氨酸也表现出了较好的抗干扰能力,在牛血清测试中回收率为95.65%-97.1%。由于其中空管状结构具有较大的比表面积,使得催化活性位点增多,电化学活性面积提升。在金属Pd和Ni Co2O4纳米管的协同作用下,提高了电子转移效率,增强了葡萄糖电催化能力。利用便携式传感器对Ni Co2O4/Pd-NTs/GCE测试,血清回收率达97.4%。