Ag/Ag&Pt修饰TiO2纳米管无酶葡萄糖传感器的研究

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血糖监测在食品、医药和生物科学领域内都具有重要的意义,对于糖尿病患者来说更为重要,精准、快速的血检测可以有效地预防和治疗糖尿病,从而减缓病患的痛楚。电化学酶葡萄糖传感器具有灵敏度高、响应速度快等特点,是目前临床检测葡萄糖的重要方法。然而,葡萄糖氧化酶在固定化过程中容易失活变性,导致传感器的稳定性差,致使实际应用受到较大的限制,故新型无酶葡萄糖传感器的发展为糖尿病患者的精确血糖监测提供了新思路。无酶葡萄糖传感器通过在电极表面直接催化氧化葡萄糖分子进而检测其浓度而避免了上述酶传感器的不足。构建具有高电催化氧化活性的电极是无酶葡萄糖传感器的关键,纳米材料具有较大的比表面积和较多的活性位点,能够有效地提高电子转移速率以及催化氧化活性而被广泛用于修饰传感器的电极,这些纳米结构通常包括纳米管、纳米线、纳米花、纳米颗粒以及多空纳米结构等。本文采用阳极氧化法制备Ti O2纳米管,并通过原位还原法将纳米银颗粒沉降在纳米管当中,将该修饰电极(Ag-Ti O2/(500o C))用于葡萄糖检测。通过扫描电镜图片可知,Ti O2纳米管的长度和管径大概为1.2μm和170 nm,纳米银颗粒附着在管壁及管径当中,退火后的Ti O2纳米管能够沉积更多的纳米银颗粒。电化学测试结果可知,Ag-Ti O2/(500o C)纳米管电极具备很好的电催化氧化活性,构建的传感器对葡萄糖的线性检测范围为20 m M~190 m M,相关系数为0.993时,选择灵敏度为3.69m A*cm-2*m M-1,最低检测限为24μM(S/N=3),此外该传感器电极还具备很好的稳定性、选择性、重复性和重现性。双金属纳米复合材料由于同时具备两种金属的性质,并且相互补充而具有协同效应。协同效应又包括电子效应和几何效应,电子效应使电子传递速率增快,几何效应使比表面积增大,从而材料的导电性能和催化性能得到较大地提升,因而近年来受到了广泛的关注。本文通过电流置换法将Ag-Ti O2/(500℃)中银纳米颗粒置换为中空Ag-Pt纳米颗粒,得到Ag&Pt-Ti O2/(500℃)电极,通过SEM可以看到纳米铂颗粒,并且修饰电极表面变得更加粗糙,TEM证实了中空结构的形成。电化学测试表明以Ag&Pt-Ti O2/(500℃)电极构建的无酶葡萄糖传感器对葡萄糖有更好的氧化活性,检测范围为30 m M~210 m M,其中相关系数为0.993时,灵敏度为4.73 m A*cm-2*m M-1,最低检测限为19μM(S/N=3),相比于未置换Pt的Ag-Ti O2/(500℃)纳米管电极,对葡萄糖产生的峰电流和选择灵敏度都有了明显提高,线性范围也有所延长。此外,该传感器对Cl离子具有一定的抗干扰作用,并具有很好的稳定性和选择性,为无酶传感器的实际应用提供了一条新的途径。
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