纳米zno电化学生物传感器的构建及应用研究

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1、中图分类号：TP212.3论文编号：HBLG2016-157UDC：密级：公开硕士学位论文纳米ZnO电化学生物传感器的构建及应用研究作者姓名：张孔学科名称：控制科学与工程研究方向：检测技术及智能装置学习单位：华北理工大学学制：2.5年提交日期：2015年11月30日申请学位类别：工学硕士导师姓名：张瑞成教授单位：华北理工大学电气工程学院论文评阅人：匿名单位：匿名单位：论文答辩日期：2016年01月13日答辩委员会主席：阮堃正高工关键词：纳米ZnO；电化学生物传感器；牛奶；病原微生物；检测唐山华北理工大学2016年3月TheConstructio

2、nandApplicationResearchofNano-ZnOElectrochemicalBiosensorDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinEngineeringbyZhangKong(ControlScienceandEngineering)Supervisor:ProfessorZhangRuichengM

3、arch,2016独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得华北理工大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解华北理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；

4、学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。作者和导师同意论文公开及网上交流的时间：□√自授予学位之日起□自年月日起作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要摘要电化学生物传感器以检测速度快、灵敏度高、性能稳定等优势，在食品安全领域拥有巨大的应用潜力。在总结分析国内外牛奶质量检测方法的基础上，利用纳米技术和微加工技术构建了纳米ZnO修饰的电化学生物传感器，并用于牛奶中病原微生物的检测。主要研究内容如下：1）纳米ZnO电化学生物传感器的构建。首先，应用光刻剥离工艺加工宽度与间距分别为30μm

5、、50μm、70μm的叉指金电极，利用电化学沉积方法将纳米ZnO薄膜修饰在叉指金电极表面，通过电子扫描显微镜和循环伏安法表征证明纳米ZnO薄膜在电极表面分布致密、均匀；然后，将修饰好的叉指电极传感器进行了封装；最后，以超纯水和正常牛奶为测试样品对传感器进行了预试验，发现交流测试信号幅值的最佳参数设置区间在100mV～500mV，频率的最佳参数设置区间在100Hz～1MHz。2）应用纳米ZnO电化学生物传感器进行牛奶质量的检测试验（由大肠杆菌代替牛奶中病原微生物）。利用电化学阻抗谱（EIS）技术对奶样进行检测，该传感器在交流信号幅值为100～50

6、0mV之间性能稳定；纳米ZnO薄膜有效增大了叉指金电极的表面积，其阻抗特性发生改变，检测灵敏度明显提高；利用三种尺寸的传感器检测5个不同梯度的含菌牛奶样品，电极宽度与间距为70μm的纳米氧化锌生物传感器检测的精度最高。在频率域，电化学阻抗谱能完全区分0、29.4、61、99和193.67万CFU/mL的含菌牛奶样品，用实验数据对试验牛奶样品体系进行了等效电路拟合，得到了被测体系的等效电路模型。并深入分析了等效电路模型的元件与被测体系的关系，发现恒向角元件（CPE）、Warbury阻抗与病菌浓度含量关系密切，在含菌量不高于100万CFU/mL的牛

7、奶样品中两变量基本呈线性关系，能区分试验中不同梯度的含菌测试牛奶样品。图46幅；表8个；参58篇。关键词：纳米ZnO；电化学生物传感器；病原微生物；检测分类号：TP212.3-I-华北理工大学硕士学位论文AbstractElectrochemicalbiosensorshavetheadvantagesofrapiddetection,highsensitivity,stableperformanceetc,andhaveahugeapplicationpotentialintheareaoffoodsafety.Basedonthesumma

8、ryandanalysisofmilkqualitytestingmethodsbothhomeandabroad,anano-ZnOmodified