電化學(xué)非酶葡萄糖傳感器的研究.pdf

1、葡萄糖含量的檢測在醫(yī)療診斷，食品工業(yè)，生物技術(shù)等許多領(lǐng)域都有十分重要的應(yīng)用。利用葡萄糖氧化酶對葡萄糖的特異性催化能力構(gòu)建電化學(xué)生物傳感器一直是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。盡管與其他種類的酶比較，葡萄糖氧化酶比較穩(wěn)定，但是由于酶分子固有的不穩(wěn)定性，基于生物成分的生物傳感器仍然受到各種環(huán)境因素的影響，如溫度、氧氣濃度、pH值、濕度、表面活性劑、有機(jī)試劑以及有毒化學(xué)品等等。這將影響到傳感器的穩(wěn)定性、靈敏度以及重現(xiàn)性。將酶固定到傳感器上的過程也比較復(fù)雜，所

2、以會影響最終的檢測性能。葡萄糖氧化酶的熱不穩(wěn)定和化學(xué)不穩(wěn)定限制了酶生物傳感器在發(fā)酵過程以及人體血液的連續(xù)檢測中的應(yīng)用。近年來，越來越多的科研工作者開始關(guān)注非酶葡萄糖傳感器，非酶安培傳感器用于檢測葡萄糖基本上可以解決酶生物傳感器的缺點(diǎn)。很多文獻(xiàn)報道了，使用一些金屬納米材料(Pt、Au、Cu、Ni)，金屬合金(Pt-Pb、Pt-Ru、Pt-Au、Ni-Pd)，金屬氧化物(CuO、RuO2、NiO、CoO、MnO2、Co3O4)，石墨烯，碳納

3、米管等一些新型電催化材料來修飾電極，檢測葡萄糖。盡管這些非酶傳感器在檢測葡萄糖時的選擇性并沒有酶傳感器的選擇性好，也會對一些碳水化合物表現(xiàn)出響應(yīng)，如果糖、蔗糖等，而且常常需要在堿性介質(zhì)中進(jìn)行檢測等等。但是，非酶葡萄糖傳感器也表現(xiàn)出很多優(yōu)點(diǎn)，如響應(yīng)迅速，靈敏度高，檢測限低，穩(wěn)定性好，成本低等。
　　 本論文包括四部分，分別如下:
　　 1.概述電化學(xué)葡萄糖傳感器的發(fā)展，從酶電極葡萄糖傳感器到非酶電極葡萄糖傳感器;介紹了納米

4、材料在傳感器中的應(yīng)用，為過渡金屬氧化物(NiO)以及過渡金屬(Au)的納米復(fù)合物等納米材料修飾電極檢測葡萄糖的應(yīng)用提供理論支持，并介紹了本論文的研究目標(biāo)及研究思路。
　　 2.在前期工作中，我們嘗試使用了幾種過渡金屬氧化物的納米材料修飾碳糊電極，制備非酶電化學(xué)葡萄糖傳感器，用于檢測葡萄糖。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)對比，我們發(fā)現(xiàn)用納米NiO材料修飾的碳糊電極，在檢測葡萄糖時，具有明顯的響應(yīng)電流。在Ni、NiO以及Ni(OH)2修飾的電極上，葡萄糖

5、的非酶電化學(xué)氧化大大增強(qiáng)，這是由于在堿性溶液中，生成了Ni(OH)2/NiOOH氧化還原電對，而較高化合價的羥基氧化物NiOOH可以催化葡萄糖的氧化。所以針對NiO非酶葡萄糖傳感器我們展開了研究。
　　 3.Ni、NiO或者Ni(OH)2能夠在電極表面通過NiOOH/Ni(OH)2氧化還原電對電化學(xué)催化葡萄糖的氧化。我們使用納米氧化鎳修飾碳糊電極，然后使用電化學(xué)方法對電極進(jìn)行預(yù)處理，將電極掃描至高電位，制備電化學(xué)非酶葡萄糖傳感器

6、，用于檢測葡萄糖。研究發(fā)現(xiàn)，采用循環(huán)伏安法，將電極掃描至較高電位下進(jìn)行預(yù)處理，能夠促進(jìn)NiO向NiOOH/Ni(OH)2氧化還原對的轉(zhuǎn)化，從而明顯提高電極對葡萄糖的電化學(xué)響應(yīng)和檢測靈敏度。
　　 4.通過3-甲基噻吩（異辛烷為溶劑）與氯金酸反應(yīng)生成納米金與聚3-甲基噻吩。在一定的濃度下，納米金在聚3-甲基噻吩的誘導(dǎo)下，自組裝成大小均一、形狀均勻的糕點(diǎn)狀的金-聚3-甲基噻吩納米復(fù)合物，從而使溶液更加穩(wěn)定。該材料可用于修飾玻碳電極，