TiO2納米管陣列修飾電極的制備及其在電化學(xué)生物傳感器中的研究.pdf

1、一維TiO2納米管由于具有獨特的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，在光電、催化、傳感及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，已成為國內(nèi)外研究的熱點之一。采用陽極氧化法制備的TiO2納米管陣列因其具有大的比表面積、高度定向的結(jié)構(gòu)和良好的生物相容性，是構(gòu)建生物傳感器的理想材料。本論文研究以TiO2納米管陣列電極作為傳感支持電極，通過納米材料修飾TiO2納米管陣列電極，改善TiO2納米管的電催化性能并用于構(gòu)建電化學(xué)生物傳感器。本論文主要分為四個部分：
　

2、?、俨捎藐枠O氧化法制備二氧化鈦納米管陣列（TNTs）修飾電極，然后通過脈沖電沉積法將Ni納米顆粒負載于TNTs電極（Ni-NPs/TNTs電極）上，并用SEM、XRD和XPS對制備的電極形貌、晶型、表面成分進行了分析。結(jié)果表明，Ni納米顆粒均勻地分散于二氧化鈦納米管內(nèi)壁，其組成成分為金屬鎳和氫氧化鎳。另外，還探討了不同沉積時間對Ni顆粒大小的影響。
　?、谑状螌i-NPs/TNTs電極作為新型的非酶葡萄糖生物傳感器并詳細考察了其

3、傳感性能。結(jié)果表明，Ni-NPs/TNTs電極對葡萄糖的電催化作用明顯，其作用主要是依賴于電極表面上活性點Ni(Ⅱ)/Ni(Ⅲ)氧化還原對的介導(dǎo)氧化，并與Ni顆粒的尺寸大小以及量相關(guān)。當沉積的鎳納米顆粒尺寸為40nm左右時，制備的電極對葡萄糖催化作用最明顯。在優(yōu)化實驗條件下，該葡萄糖生物傳感器靈敏度高達2043μA/(mM·cm2)，線性范圍為2μmol/L～5.5mmol/L，檢測限低（1μmol/L），響應(yīng)快（響應(yīng)時間小于5s）和選

4、擇性較高。
　　③在含有[Fe(SCN)6]3-的溶液中，采用循環(huán)伏安法將Ni-NPs/TNTs電極表面上的Ni納米顆粒轉(zhuǎn)化為鐵氰化鎳過渡金屬化合物，得到電極為納米鐵氰化鎳修飾TiO2納米管陣列（NiHCF/TNTs）電極。鐵氰化物由于具有優(yōu)良的電催化性能且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，將其作為傳感材料以提高傳感電極的穩(wěn)定性。本文對NiHCF/TNTs電極用于非酶葡萄糖生物傳感器的傳感性能進行了研究。結(jié)果表明，該修飾電極對葡萄糖有很高的催化作用，

5、線性范圍寬，上限檢測濃度達到23mmol/L，檢測限為0.5μmmol/L，穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好。另外，實驗制備傳感電極的方法比較簡單，成本低，有望成為測定葡萄糖的一種新方法。
　　④首次利用陽極氧化法制備的TiO2納米管陣列電極直接用于分析和檢測生物小分子。實驗比較了基于KF和HF兩種電解液體系制備的TiO2納米管陣列電極對多巴胺的傳感性能。結(jié)果表明，TiO2納米管陣列電極能實現(xiàn)對多巴胺的直接電化學(xué)，并且基于KF電解液體系制備的Ti