基于钯纳米材料的无酶型葡萄糖传感器的研究

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1、分类号：O484单位代码：10183研究生学号：2013432015密级：公开吉林大学硕士学位论文基于钯纳米材料的无酶型葡萄糖传感器的研究StudyofNon-enzymaticGlucoseSensorsBasedonPalladiumNanometerMaterials作者姓名：王强专业：材料物理与化学研究方向：葡萄糖传感器指导教师：崔小强教授培养单位：材料科学与工程学院2016年5月未经本论文作者的书面授权，巧法收存和保管本论文书面版本，均不得对本论文的全、电子版本的任何单位和个人部或部分内容进行任何形式的复制、出租、改、修改、发巧编等有

2、碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限。否则。，应承担侵权的法律责任）吉林大学硕±学位论文原创性声明，本人郑重声明：所呈变学位论文是本人在指穿教师的巧导，果。除文中Ｌｉ经注明引用的内下独立进行研究．［作所取得的成容外，本论义不包含任何其他个人或集体已经发衷或撰与过的作品成果，均已在文中。对木文的研究做出重耍贡献的个人和集体明确方式标明。。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者签名：Ｈ期年／Ｗｌ］基于钯纳米材料的无酶型葡萄糖传感器的研究StudyofNon-enzymaticGlucoseSe

3、nsorsBasedonPalladiumNanometerMaterials作者姓名：王强专业名称：材料物理与化学研究方向：葡萄糖传感器指导教师：崔小强学位类别：工学硕士答辩日期：2016年5月中文摘要中文摘要基于钯纳米材料的无酶型葡萄糖传感器的研究葡萄糖是动植物体内碳水化合物的主要成分，血糖的监测对于评估人们的健康状况有着至关重要的意义。随着人们生活水平的提高，各种富贵病也纷至沓来，其中糖尿病是最典型的一种。因此，每年的十一月十四号被世界卫生组织和国际糖尿病联盟定为世界糖尿病日(WorldDiabetesDay，WDD)，目的是引起全球对糖尿病的警觉和

4、醒悟。糖尿病，在临床上主要表现为血糖浓度高于正常范围4.4-6.6mM(80-120mg/dL)，以及多饮、多尿、多食、消瘦等症状。血糖较大幅度的波动导致失明、肾衰竭、心脏病和中风等糖尿病慢性并发症。目前，人们只能通过检测血糖浓度以及注射胰岛素来实现对血糖的控制。因此，连续有效的监测血糖变化对糖尿病的预防和治疗具有重要的意义。如何提高葡萄糖传感器的灵敏度、检测范围、稳定性和抗干扰性也成为科研工作者需要解决和攻关的课题。葡萄糖传感器按照有无使用葡萄糖氧化酶(GlucoseOxidase,GOD)分为有酶型葡萄糖传感器和无酶型葡萄糖传感器。然而，有酶型葡萄糖传

5、感器的葡萄糖氧化酶易受周围温度、湿度及pH值等影响从而失去活性，稳定性和重现性不好，使其在实际应用中受到了一定的条件限制。基于良好的稳定性、较低的检测限、较高的灵敏度以及较大的电流响应等优点，无酶型葡萄糖传感器受到越来越多的关注。纳米材料由于具有优异的催化活性、独特的物理化学性质和生物兼容性，近年来被广泛应用于生物传感器的构造。目前，用于构建无酶型葡萄糖传感器的材料主要分为纳米复合材料、过渡金属纳米粒子、碳纳米管(CNTs)以及磁性纳米材料等具有电催化性能的新型材料。基于上述研究背景，本论文利用水热法合成了铜纳米线、多孔的钯纳米管以及钯纳米花、钯纳米立方体

6、和钯纳米八面体，通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、高分辨电子显微镜、原子力显微镜和X射线衍射对合成材料的形貌和组成进行表征，并构建无酶型葡萄糖传感器，对其电催化性能进行了对比，得到了很好的实验结果。研究的主要内容和结论如下：1.通过水热法合成了柔性且尺寸均一的铜纳米线，将其负载在玻碳电极上作为牺牲剂，真空干燥后，在温和的水浴条件下，置于氯钯酸钠溶液中发生置换I吉林大学硕士学位论文反应，原位得到多孔的钯纳米管。将原位得到的多孔钯纳米管修饰的玻碳电极对葡萄糖浓度进行检测，表现出高灵敏度、低检测限和良好的选择性，并与未反应的铜纳米线修饰的玻碳电极进行比较，其催

7、化性能占优。在工作电压为0.4V时，检测范围是5μM~10mM，最低检测限为1μM（S/N=3），线性相关系数达到0.99以上。此方法简便、环保，所制备的材料表现出良好的催化性能，有望应用于燃料电池和其他领域。2.研究了单晶多孔钯纳米花、钯纳米立方体和钯纳米八面体的制备以及它们作为无酶型葡萄糖传感器的催化性能。通过透射电子显微镜、高分辨电子显微镜以及X射线电子衍射表征合成材料的形貌和成分，比较了三种尺寸相近且均一的纳米粒子对葡萄糖的催化能力。实验结果表明，以{100}为主导晶面的单晶多孔钯纳米花和钯纳米立方体的催化活性优于以{111}为主导晶面的钯纳米八面

8、体。由于大的比表面积和高指数晶面，单晶多孔的钯纳米花的催化活性最强