基于纳米二氧化锰的电化学生物传感器的研究

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生物传感器在医学、军事、食品及环境监测等领域有着重要的应用价值,已引起世界各国的极大关注。然而基于蛋白质酶的生物传感器有其自身的缺点:酶的不稳定性,价格昂贵,负载过程复杂,酶的活性易受温度、酸碱度、有毒物质等环境的影响,使得电化学酶传感器在灵敏度,制作方法和成本上存在难题。因此,研究高灵敏度,低检测下限和宽响应区域的无酶生物传感器已经成为新的热点。纳米二氧化锰由于其小尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性,能够增大电流响应,降低检测限,大大提高检测的灵敏度,可以用于微量样品的分析。关于二氧化锰的双氧水无酶电极传感器虽然已经有相关报道,但是仍然存在着低灵敏度、材料制作过程复杂、高成本等问题。本论文采用简单水热合成法制备了形貌良好的-和-纳米二氧化锰,制作成相应的无酶电极,研究了其对双氧水电化学检测性能。论文包括以下内容:本论文采用水热还原氧化法合成了高度分散的纳米纤维结构的钾矿型-二氧化锰。运用了X射线衍射仪(XRD),电子扫描显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察表征了二氧化锰纳米纤维的结构和表面形貌;用电化学工作站(EW)检测了其传感性能。结果表明:将质量分数为0.1%的二氧化锰修饰玻碳电极,在pH为7.4的磷酸缓冲液中,开路电压为0.2V的条件下对此电极进行测试,在双氧水的浓度在1.0-15.0×10-4M的范围内得到线性相关系数为0.996。这种传感器与商业二氧化锰粉末制备的电极相比有高度的灵敏度和很好的重现性.综上说明这种制备简易、廉价并且有很好的电化学活性的材料为新型无酶电极生物传感器提供了有效的参考。本论文采用简单水热法制备了由纳米片构成的-型海绵状球体二氧化锰,采用X射线衍射仪(XRD),电子扫描显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对材料进行了相应表征,观察到的材料结构松散,分散性好,也为良好的电化学性能提供可能。将质量分数为0.1%-型海绵状球体二氧化锰与明胶混合修饰玻碳电极表面,运用电化学工作站(EW)检测其对双氧水的传感性能,同时用商业二氧化锰粉末作为对比实验材料。我们得到此-型海绵状球体二氧化锰亦有较好的电化学活性和双氧水的传感性能。在pH为7.4的磷酸缓冲液中,开路电压为0.2V的条件下对此电极进行测试,我们得到在双氧水的浓度在5-100×10-4M的范围内得到线性相关系数为0.993。
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