【摘 要】
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快速高灵敏地检测葡萄糖在医疗诊断和食品工业等领域有重要的研究意义。葡萄糖氧化酶的高成本、易失活、固定化过程复杂限制了酶基电化学传感器的发展,因而开发低成本、高性能的无酶葡萄糖传感器至关重要。提高无酶葡萄糖电化学传感器性能的关键在于制备具有高活性、高导电性的新型电极材料。单一的基于镍和钴的氧化物纳米材料催化性能受限,本论文引入具有超薄厚度、高比表面积、优良导电性和丰富活性位点的新兴二维纳米材料作为载
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快速高灵敏地检测葡萄糖在医疗诊断和食品工业等领域有重要的研究意义。葡萄糖氧化酶的高成本、易失活、固定化过程复杂限制了酶基电化学传感器的发展,因而开发低成本、高性能的无酶葡萄糖传感器至关重要。提高无酶葡萄糖电化学传感器性能的关键在于制备具有高活性、高导电性的新型电极材料。单一的基于镍和钴的氧化物纳米材料催化性能受限,本论文引入具有超薄厚度、高比表面积、优良导电性和丰富活性位点的新兴二维纳米材料作为载体,设计二者的复合材料提高无酶葡萄糖电化学传感器的性能。本课题将二维纳米复合材料的制备技术与电化学技术结合,拓展了二维纳米复合材料的应用范围,同时又可实现对葡萄糖的高效检测。本论文的研究内容主要包括以下三个方面:(1)以二维(2D)Mo S2纳米片为基底,通过简单的水热法制备了Mo S2@Co3O4纳米复合材料。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对其形貌、结构和组成进行分析。以Mo S2@Co3O4纳米复合材料构建了无酶葡萄糖传感器,循环伏安法实验结果表明,与Co3O4纳米颗粒修饰的电极相比,Mo S2@Co3O4纳米复合材料显示出增强的电催化性能;通过计时电流法计算该传感器的灵敏度为151.3μAm M-1cm-2,检测范围为0.01 m M到5.9 m M,检测限为0.39μM。同时该传感器还具备良好的选择性、稳定性和重现性,并成功应用于对实际血清样品的检测。(2)以2D层状Ti3C2Tx为基底,通过一锅水热法和煅烧,制备了Ni Co2O4@Ti3C2Tx复合材料。利用SEM、TEM、EDS、XPS和XRD对其形貌、结构和组成进行表征。以Ni Co2O4@Ti3C2Tx纳米复合材料构建了无酶葡萄糖传感器,循环伏安法实验结果表明,与Ni Co2O4纳米颗粒修饰的电极相比,Ni Co2O4@Ti3C2Tx纳米复合材料显示出增强的电催化性能;计时电流法计算出传感器的灵敏度为228.4μAm M-1cm-2,检测范围为0.005 m M到23.45 m M,检测限为0.21μM。同时该传感器还具备良好的选择性、稳定性和重现性,应用于对实际血清样品的检测时显示出较好的回收率和和准确性。(3)以超薄2D Ni Co-MOF纳米片为模板,通过一步煅烧法制备了Ni O/Co3O4/C纳米复合材料。利用SEM、TEM、XPS和XRD对其形貌、结构和组成进行表征。以2D Ni O/Co3O4/C纳米复合材料构建无酶葡萄糖传感器,采用循环伏安法和交流阻抗法考察了该传感器对葡萄糖的电催化性能。该传感器的灵敏度为530.8μAm M-1cm-2,检测范围为0.005 m M到15.30 m M,检测限为0.13μM。同时该传感器还具备良好的选择性、重现性和储存稳定性,应用于对实际血清样品的检测时也显示出较好的回收率和准确性。
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