基于纳米材料的电化学生物传感器的制备及应用

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liushuaimin
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纳米材料是纳米技术推广应用的基石,在不同领域其表现出了不同特殊性能,在科技发展和社会进步中起到中流砥柱的作用。纳米材料具有大的比表面积,优良的力学、光学、电学、磁学、生物相容性和催化性能,使其在构建电化学传感器在分析检测领域具有广阔的应用前景。将二氧化铈(CeO2)纳米材料引入电化学传感,对于推动电化学传感器的发展创造了新的机遇,对于提高传感器的性能即构建高灵敏、高选择性、稳定性好的传感器提供了无限的可能性。苝酰亚胺(PDI)及其衍生物(PDIs)的电荷转移率和空穴转移率均高于典型的电子空穴转移材料,同时由于其具有优异的吸附性能、良好的化学结构稳定性、热稳定性、以及优异的吸附电子能力和良好的电子迁移率,在电化学催化和有机太阳能电池中也得到了广泛的研究和应用。电化学生物传感器由于其结构简单,制作加工方便,易于发生电化学氧化-还原反应等诸多优势,现已广泛应用于纳米材料的合成与修饰、环境检测及临床分析诊断等领域。基于以上纳米材料在构建电化学传感器中的优势,本论文中,我们合成制备了新型的功能化纳米材料,利用其优良的性能构建了电化学生物传感器,实现了对过氧化氢(H2O2)的检测。首先,合成三种不同结构的苝酰亚胺类探针,分别命名为Probe1、Probe2、Probe3,并对其结构进行了表征;随后采用水热法合成了二氧化铈纳米粒子,最终得到了纳米粒子的粒径为20 nm左右;将上述合成的三种苝酰亚胺类探针与二氧化铈纳米粒子进行复合,形成了新的复合纳米材料,分别为CeO2@Probe1、CeO2@Probe2、CeO2@Probe3,并且对该复合材料进行了形貌表征、模拟酶活性比较,其中CeO2@Probe1的催化H2O2的性能最好,模拟酶活性最好;最后,采用三电极体系,以CeO2@Probe1为纳米材料制作电化学生物传感器,采用循环伏安法和电流时间法对不同浓度的H2O2进行检测,最终得到检测范围为1×10-5-5×10-2 mol/L(R2=0.998,Km=11.4 mM),检测下限(LOD)为4.2×10-6 mol/L(S/N=3)。并对检测体系的pH进行了优化,对抗干扰能力、稳定性和重现性进行测试,在检测H2O2方面具有广阔的应用前景。
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