过渡金属氧化物纳米复合材料在无酶葡萄糖传感器中的应用

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1、学号：12102208常州大学硕士学位论文过渡金属氧化物纳米复合材料在无酶葡萄糖传感器中的应用研究生马剑磊陈智栋教授指导教师张静副教授学科、专业名称分析化学研究方向电化学分析2015年4月TheApplicationofTransitionMetalOxidesNanocompositesinNonenzymaticGlucoseSensorADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByMaJian-leiAnalyticalChemistryDissertationSup

2、ervisor:Prof.ChenZhi-dongProf.ZhangJingApril，2015常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究

3、生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要葡萄糖是生命过程中主要的特征化合物，它的分析与检测对人类疾病的诊断、治疗和控制有着重要意义。1967年第一支含

4、酶葡萄糖生物传感器的诞生，成功将纳米材料与电化学分析检测结合在一起。酶式葡萄糖生物传感器具有良好的选择性和高的灵敏度，但它易受温度、湿度、pH等外界环境的影响，而且酶的固定程序比较复杂，价格昂贵，寿命较短等缺点也限制了它的应用及发展。近年来，无酶葡萄糖传感器凭借响应速度快，高的灵敏度，低的检测限和良好的稳定性等优势成为当今研究热点。本文着重设计和制备了3种新型纳米复合材料，并结合电化学检测手段构建无酶葡萄糖电化学传感器。在提高无酶葡萄糖传感器的灵敏度方面取得了一定的研究进展，具体内容如下：1.氧化镍-碳纤维纳米复合材

5、料的制备及其在无酶葡萄糖传感器中的应用。采用均匀沉淀法，将NiO纳米粒子均匀生长在CNFs上，并利用XRD、EDS和SEM对其成分和形貌进行表征。采用滴涂法将该材料修饰于玻碳电极表面构建了无酶葡萄糖传感器。通过对电极的制备条件、检测条件的考察和对葡萄糖的电化学行为的研究，结果表明碳纤维有效的加快了电极表面电子的传递速率，提高了电极对葡萄糖的催化效果。在最佳实验条件下，该传感器对葡萄糖具有较宽的检测范围-4-1-25.0×10～4.5mM和很高的灵敏度3100μAmMcm。除此之外，该传感器还具备选择性好和不受氯离子毒

6、害等优点，并成功应用于血清样品中葡萄糖含量的检测。2.氧化铜-碳球纳米复合材料的制备及其在的无酶葡萄糖传感器中的应用。采用葡萄糖水热法合成直径约600nm的碳球，并成功引导氧化铜纳米粒子均匀的生长在其表面得到CuONPs-CSs纳米复合材料。利用XRD、XPS、FIR、SEM对其结构组成和形貌进行分析。基于该功能材料在碱性溶液中对葡萄糖具有较高的催化活性，将其修饰于玻碳电极表面，研究其对葡萄糖的电化学行为。结果显示采用该纳米复合材料构建的无酶葡萄糖传感器与单纯的CuONPs相比，具有较高的灵-1-2-4敏度2981μ

7、AmMcm、宽的线性范围5.0×10～2.3mM以及低的检测限0.1μM。将其用于人血清中葡萄糖浓度的检测，测定的结果与参考值基本一致。3.氧化铜-氧化镍纳米复合氧化物的制备及其在无酶葡萄糖传感器中的应用。基于纳米复合氧化物独特的催化特性，我们以硝酸铜和硝酸镍为原料，采用化学共沉淀法制备CuO-NiO纳米复合氧化物，并利用SEM、XRD、EDS对其形貌和结构组成进行表征。由于相互掺杂引起晶格畸变，产生更多的活性位点，使得该复合材料构建的葡萄糖传感器对葡萄糖有很好的电催化效果，将其修饰于玻碳电极表面对葡萄糖进行分析检测

8、。在最佳实验条件下，该传感器对葡萄糖响应迅速(小-1-2于5s)，灵敏度高达4116μAmMcm，检测限低至0.2μM(S/N=3)，-3检测范围宽达2×10～4.1mM，并且具有良好的重复性和重现性。关键词：氧化铜；氧化镍；纳米复合物；无酶葡萄糖传感器；电化学检测ABSTRACTGlucoseisthecharacteristiccompou