新型碳納米材料在生物傳感器中的應(yīng)用.pdf

1、納米材料被稱為當(dāng)代重要材料，而碳納米材料作為新型納米材料因其本身具有的潛在優(yōu)越性，在物理學(xué)、化學(xué)及材料學(xué)方面具有廣范的應(yīng)用前景，成為全球科研人員爭(zhēng)相注目的焦點(diǎn)材料。目前，經(jīng)過全球科學(xué)家的大量、有效、充分的研究，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種合成碳納米材料的方法，例如可以大規(guī)模投入合成的石墨電弧放電的方法、激光蒸發(fā)法以及化學(xué)氣相沉積法（催化裂解法）等，制備出的材料特性存在很大差異，有無定形碳、碳納米顆粒、碳納米球、碳納米管粒子和碳納米管及催化劑粒子等，其

2、中具有螺旋網(wǎng)狀、管狀結(jié)構(gòu)的碳納米管性能最為突出，其質(zhì)輕、結(jié)構(gòu)近六邊形的完美一維，附加其本身所具有的電磁學(xué)、化學(xué)和奇特力學(xué)性能，利用納米材料本身的小尺寸效應(yīng)、自組裝和量子表面效應(yīng)，與其他功能材料復(fù)合，廣泛應(yīng)用于納米儲(chǔ)氫的材料、場(chǎng)發(fā)射電子源中使用的微小電子器件（例如納米線、納米級(jí)的電子開關(guān)、記憶型小元件、納米棍棒等）、超級(jí)大容量的雙電層電容使用材料、微型的零件（比如微小齒輪、活塞、分子線圈、泵）、隱形飛機(jī)上的雷達(dá)吸收波材料、非線性的光學(xué)材料

3、、光傳導(dǎo)材料、軟鐵磁性的材料與分子載體以及生物傳感材料等。而碳基復(fù)合材料也是一種新型的碳納米材料，特別是具有殼核結(jié)構(gòu)的碳包覆納米復(fù)合材料，它既保留了基體的特性，又具有分散相的特性，是一種理想的多功能材料，廣泛應(yīng)用于催化、儲(chǔ)氫以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。生物傳感器具有方便攜帶，成本低，易操作等優(yōu)點(diǎn)，是一種以酶、脂質(zhì)體、細(xì)菌、酵母、抗體/抗原、類脂質(zhì)體等生物分子為分子識(shí)別元件構(gòu)造出來的分析裝置，基于這些特點(diǎn)，尋找優(yōu)異的生物傳感器材料制成簡(jiǎn)便實(shí)用的生物傳感

4、器成為近年來科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。結(jié)合前人的報(bào)道，本論文主要做了以下三方面的工作:
　　(1)通過水熱還原法一步合成了PtIr/MWCNT復(fù)合材料，并制成葡萄糖傳感器。比較了合成的PtIr/MWCNT復(fù)合材料與Pt/MWCNT復(fù)合材料對(duì)葡萄糖氧化的電化學(xué)行為。通過TEM，EDS等對(duì)其進(jìn)行了表征，表征的結(jié)果顯示，PtIr納米粒子均勻的負(fù)載在多壁碳納米管表面，且粒徑大約在2nm左右，且粒子的大小受鉑銥比例的影響。而鉑納米粒子的粒徑為5n

5、m左右，因此，PtIr/MWCNT復(fù)合材料的電化學(xué)活性表面大大大于Pt/MWCNT復(fù)合材料，且催化葡萄糖氧化性能明顯提高。通過在含有0.15MNaCl的磷酸緩沖溶液(pH7.4)中的電流-時(shí)間曲線可以得出，PtIr/MWCNT復(fù)合材料比Pt/MWCNT復(fù)合材料具有更高的靈敏度，更低的檢測(cè)限與更寬的線性范圍。銥元素的加入使得鉑基催化劑更穩(wěn)定，且避免了生物分子的干擾，研究結(jié)果表明，PtIr/MWCNT復(fù)合材料是制得高靈敏度的無酶葡萄糖傳感器

6、的理想材料。
　　(2)在葡萄糖作為碳源與還原劑，PVP作為穩(wěn)定劑的條件下，利用一步法合成了TeNW@C核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，并加入貴金屬鹽低溫置換出PtNW@C核殼結(jié)構(gòu)納米線，通過TEM，EDS進(jìn)行形貌與組成表征，制成葡萄糖檢測(cè)酶電極，研究了該電極對(duì)雙氧水的電化學(xué)響應(yīng)。研究結(jié)果表明，該復(fù)合材料對(duì)雙氧水檢測(cè)快速，靈敏度高，穩(wěn)定性好。
　　(3)近來，貴金屬納米簇越來越受到科研工作者的青睞，它們具有超小尺寸，生物相容性好又能發(fā)出熒