硼掺杂金刚石薄膜电极及其电化学性能研究

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硼掺杂金刚石薄膜电极具有优异的电化学性能,如:宽的电化学势窗、低的背景电流、较高的稳定性、低的吸附特性和良好的生物相容性,因此在电分析领域具有广泛的应用。  本文主要通过微波等离子体化学气相沉积技术在硅片上沉积硼掺杂纳米金刚石薄膜和硼掺杂多晶金刚石薄膜。通过SEM可以看出在硅片上沉积了均匀连续的金刚石薄膜。硼掺杂纳米金刚石薄膜的颗粒尺寸大小均一。对于硼掺杂多晶金刚石薄膜,随着硼掺杂量的增加,金刚石的晶粒尺寸变小,晶界变得模糊。通过可见拉曼光谱可以看出硼掺杂纳米金刚石薄膜在大约1305cm-1处有金刚石的特征峰。而随着硼掺杂量的增加,硼掺杂多晶金刚石薄膜的金刚石特征峰向低波数偏移量越大,这是薄膜内的张应力引起的。  通过循环伏安法和交流阻抗谱研究了B/C分别为8000ppm、10000ppm、30000ppm的硼掺杂多晶金刚石薄膜电极的电化学性能,随着硼掺杂量的增加,硼掺杂多晶金刚石薄膜电极的电化学势窗口减小,背景电流增大,可逆性变好,同时随着硼掺杂浓度增加,电极反应表现出扩散控制过程。对葡萄糖的检测灵敏度分别为35.44μA·mM-1cm-2、96.88μA·mM-1cm-2、29.28μA·mM-1cm-2;探测限分别是0.04mM、0.018mM、0.064mM。表明适宜的硼掺杂有利于改善金刚石薄膜的质量,提高电极的电化学性能。同时不同硼掺杂含量多晶金刚石薄膜电极在有共存物质(如抗坏血酸和尿酸)的干扰下均能实现对葡萄糖的选择性检测。  通过光化学反应在硼掺杂纳米金刚石薄膜表面修饰氨基,并进一步用戊二醛将酪氨酸酶固定到氨基修饰的硼掺杂纳米金刚石薄膜表面,通过SEM可以看出在硼掺杂纳米金刚石薄膜表面修饰了大小不一的酪氨酸酶。利用酪氨酸酶修饰电极对苯酚、邻苯二酚、4-氯苯酚进行了检测,获得了较高的灵敏度,分别是184mA M-1cm-2、95.6mA M-1 cm-2、552.3 mA M-1 cm-2。经过连续100次循环伏安扫描,峰电流保持80%,这是因为硼掺杂纳米金刚石薄膜电极具有较好的稳定性和生物相容性,为酪氨酸酶提供了较好的生物微环境。  通过光化学反应在硼掺杂纳米金刚石薄膜表面修饰氨基,然后进一步将金纳米粒子自组装到金刚石薄膜表面,并将金纳米粒子修饰电极对葡萄糖进行检测。与原生硼掺杂纳米金刚石薄膜电极相比,金纳米粒子修饰硼掺杂纳米金刚石薄膜电极对葡萄糖的检测出现不同的循环伏安行为。金纳米粒子修饰硼掺杂纳米金刚石薄膜电极对葡萄糖的检测中出现四个不同的氧化峰(峰a、峰b、峰e、峰f),灵敏度分别是35.34μAmM-1cm-2、9.49μmM-1 cm-2、78.82μAmM-1cm-2、30.11μAmM-1cm-2。探测限分别是0.063mM,0.081mM,0.031mM,0.066mM
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