碳纳米管及石墨烯在电化学生物传感器中的应用

来源 :天津理工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:fanlinliuliu
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碳纳米管和石墨烯都是新型碳纳米材料,均由sp2杂化的碳原子构成,都具有纳米材料独特的性质,如比表面积大、高的导电性、高的化学稳定性、良好的生物相容性及电催化活性等,使得它们可以应用于电化学生物传感器领域。本文制备了适用于电化学生物传感器的两种电极材料,分别为金/二氧化钛/碳纳米管及金/石墨烯管复合材料,并分别构造了同步检测5种生物物质的电化学传感器。采用紫外光催化法把金离子原位还原成金纳米粒子获得了金/二氧化钛/碳纳米管复合材料,并采用脉冲电沉积法把该纳米复合物修饰到玻碳电极上制备了金/二氧化钛/碳纳米管修饰传感电极。由于金纳米粒子、二氧化钛纳米粒子及碳纳米管复合形成了三维的网状结构,且在三者的协同电催化增效作用下,成功检测到了抗坏血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA)、色氨酸(Trp)和亚硝酸根(NO2-)这5种分析物,而同时测定它们时的线性浓度范围分别为3-281μM、0.3-15μM、1-162μM、1-162μM和4-225μM,检测限分别为1μM、0.2μM、0.6μM、0.8μM和3μM。该复合材料的特点是选择性好,且适合涂覆于各种导电基底上制备低成本、实用的无酶传感试纸。采用热丝化学气相沉积法制备了自支撑石墨烯管后,再以多电势阶跃法把金纳米粒子沉积在自支撑石墨烯管上,制备了金/石墨烯管复合电极。因金纳米粒子具有高生物相容性及电子捕获能力,而石墨烯具有大的电子迁移率及电催化活性位点,可以同步检测到AA、DA、UA、鸟嘌呤(GUA)和腺嘌呤(ADE)。该传感电极检测上述5种生物物质时,DA和AA、UA和DA、GUA和UA、ADE和GUA的峰电位差分别达到了208mV、140 mV、360 mV、264 mV,检测AA、DA、UA、GUA和ADE的线性浓度范围分别为4-600μM、0.4-20μM、0.6-40μM、6-500μM、0.6-40μM,检测限分别为0.9μM、0.38μM、0.75μM、12.75μM和0.5μM。该复合电极的特点是选择性好、检测限低以及非常稳定,且不必使用固体基础电极,因此使用寿命长。
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