铂纳米粒子/碳纳米管复合材料的结构与生物传感特性

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本文采用浸渍还原法制备出铂纳米粒子(Pt NPs)修饰碳纳米管(Pt/CNT)的复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)研究了复合材料的结构和形貌特征。利用壳聚糖(CTS)良好的成膜能力,将所制备的复合材料修饰到抛光处理过的玻碳电极,并用扫描电子显微镜(SEM)研究了修饰电极的表面形貌。采用电化学试验(循环伏安法和电流时间曲线)研究了修饰电极的电化学行为及其对过氧化氢的响应特性。最后,将葡萄糖氧化酶(GOx)包埋于Pt/CNT和CTS的复合膜中制得酶电极,系统研究了酶电极的生物传感特性。研究发现,浸渍还原法所制备的Pt/CNT中,Pt NPs均匀地分布在碳纳米管(CNT)表面。与CNT修饰电极相比,Pt/CNT和CNT与Pt NPs混合物(CNT+Pt NPs)在电极表面形成的复合膜更疏松,有利于小分子扩散到电极表面。对比CNT、Pt NPs、CNT+Pt NPs和Pt/CNT四种修饰电极,Pt/CNT修饰电极的电活性面积和电流响应最大。同时,随着Pt/CNT浓度的增加,电流响应先增加后略微减小。该修饰电极用于过氧化氢的检测时,灵敏度高达11.187μA·L·mmol-1,检出限可低至2×10-5mol·L-1,而且具有良好的稳定性和可重复性,有望成为新型生物传感器的基底电极。在6.08.0的pH值范围内,GOx/Pt/CNT/CTS/GC酶电极的电流响应随着pH的增加先增大后减小,在pH为7.5时取得最大值。综合考虑灵敏度和干扰物的影响,所选择的施加电位为0V和0.4V。将该酶电极用于葡萄糖的检测时,灵敏度达到2.943μA·L·mmol-1,检出限为1×10-6mol·L-1,葡萄糖氧化酶的表观米氏常数Km为4.35mmol·L-1,同时具有良好的稳定性和可重复性。
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