生物源材料制备纳米金属材料用于葡萄糖传感研究

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生物源材料在纳米金属材料的研究开发中起着关键性的作用,诸如在一些药物的递送与释放,抑菌材料的合成,生物成像和催化剂合成等扮演着重要的角色。生物源材料能够提供丰富、天然、独特的化学功能基团(-COOH、-OH、-NH2和-SH等)供纳米材料的合成,这能够有效地避免纳米金属材料在合成中的一些问题(模板,有毒还原剂)。此外,合成的纳米金属材料具有良好的生物相容性、较高的降解性和生物安全性等特性,使得人们对其的研究兴趣大大增加。传统的葡萄糖传感器是用酶制作而成,但是酶的属性和测试的条件制约着其发展。为此纳米金属材料的引入能够很好的解决酶葡萄糖传感器所存在的这一问题,为非酶葡萄糖传感器的需求提供更好的技术支撑。在没有额外加入模板、活化剂的条件下,用生物源材料构建纳米材料是一种简单、绿色,有效的制备纳米材料的策略。凭借其绿色、易得、可再生的优势受到科研工作者的关注。本论文主要利用生物源提取的百合多糖、壳聚糖和百合研磨液,绿色、简单的制备了不同结构,形貌的纳米复合材料,并将其应用于葡萄糖传感研究,主要内容如下:(1)运用微波辅助法,通过处理提取的植物百合多糖、醋酸钯和硝酸银混合溶液,得到了Pd3Ag复合纳米材料。通过透射电镜、X-射线衍射及X-射线光电子能谱,证明了在一定条件下,钯和银被成功的还原并形成了Pd3Ag复合纳米材料。随后,将Pd3Ag复合纳米材料修饰玻碳电极,用电化学手段研究了对葡萄糖的传感。研究结果表明,Pd3Ag复合纳米材料具有良好的稳定性和较好的灵敏度和较宽的线性范围(灵敏度:77.20μA mM-11 cm-2,120 mM;检出限:114.4μM,S/N=3)。(2)同样在微波辅助的条件下,用提取的壳聚糖还原醋酸铜,制得了铜单质,再用单质铜置换醋酸钯,得到了钯包裹铜的核壳复合材料。通过扫描电镜能谱仪、X-射线衍射和X-射线光电子能谱论证了各元素的含量、分布情况和铜成功的被还原出,并置换得到了钯。高角环形暗场扫描和线扫证明了钯和铜形成了核壳结构。循环伏安法和计时电流测试表明,纳米复合材料具有良好抗干扰性。此外,它具有两个较好的线性范围(0.11 mM,灵敏度为1.53μA mM-1cm-2检出限为27μM,S/N=3;110 mM,灵敏度为23.00μA mM-11 cm-2,检出限为52.7μM,S/N=3)。(3)在前两部分实验(利用精细多糖)的基础上,第三部分直接运用生物原料——百合研磨液,通过反应釜水热法制得碳载体材料,在其上负载银,得到碳银复合材料。用傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射及X-射线光电子能谱证明了碳基材料的形成及银的成功负载。用碳银复合材料修饰的电极进行葡萄糖传感实验,结果表明葡萄糖的线性范围是0.10.9 mM,R2=0.996,检出限为76.6μM(S/N=3),几乎对干扰物没有响应。
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