基于电沉积纳米铜构建新型电化学传感器的研究

论文摘要

化学修饰电极是当前分析电化学十分活跃的研究领域之一。金属纳米修饰电极由于其制备方法简单、简便、电极使用寿命长的特点，且具有特殊的立体微观结构等优点而得到广泛的研究和应用。目前，金属纳米修饰电极的研究已涉及到化学、材料学、物理学及生物学等诸多领域，它不仅在分析化学、生物电化学等基础研究方面具有重要的意义，同时，在生命科学、环境科学和能源科学等领域也有着重要的应用前景。本文围绕电沉积纳米铜构建新型的电化学传感器，主要开展了以下部分的工作。一、树枝状铜修饰电极采用电化学沉积方法在玻碳电极上合成了树枝状纳米铜（Cu - DNWs）。Cu - DNWs的合成与沉积电位（Eappl）、电解液的pH值、电解液温度，以及溶液中Cu2+和柠檬酸根的离子有密切关系。所合成树枝状纳米铜的（111）晶面的峰很尖锐，强度最大，而晶面（200）和晶面（220）的峰值就比较小，强度很弱。所制备的树枝状纳米铜电极具有响应速度快、灵敏度高、线性范围宽等特点。二、银纳米修饰电极采用电化学沉积方法在玻碳电极上首先合成单层纳米铜薄膜，然后经过置换反应，牺牲铜模板法制备银纳米修饰电极，用电子扫描显微镜来表征了电极表面银纳米粒子的形貌，用X射线衍射技术表征了银纳米粒子的晶体结构。银纳米修饰电极对硝酸根的催化有着较高的灵敏度，检测限：0.035 mM （S/N = 3）。三、MP-11/ Cysteamine /Au修饰电极利用电沉积制得铜模板，经过置换反应在玻碳电极上形成一层多孔纳米金膜。该金膜具有较大的比表面积，可以作为基底用来吸附固定氧化还原蛋白MP-11（microperoxidase-11，微过氧化物酶-11），构建一种新颖的过氧化氢（H2O2）的生物传感器。通过电子扫描显微镜（SEM）对电沉积制备的铜模板和制得的多孔纳米金膜的形貌进行了表征，并且利用X射线衍射技术，对它们的晶格取向进行了表征。另外，利用循环伏安技术对不同的电极作为检测过氧化氢的传感器的性能进行了比较，并且对MP-11/Cysteamine /Au修饰电极制备过程中每一步制得的修饰电极对氧气的还原进行了研究和比较。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 金属纳米修饰电极的研究进展及其应用
• 1.1 纳米材料
• 1.1.1 纳米材料特性
• 1.1.2 纳米材料的合成方法
• 1.1.3 纳米材料的分类
• 1.1.4 纳米材料的应用
• 1.2 生物传感器
• 1.2.1 生物传感器概述
• 1.2.2 生物传感器的分类
• 1.3 纳米技术在生物传感器的应用研究
• 1.3.1 纳米生物传感器研究的新进展
• 1.3.2 纳米生物传感器的分类
• 1.4 金属纳米粒子修饰电极
• 1.4.1 金属纳米生物传感器的研究现状
• 1.4.2 金属纳米修饰电极的应用
• 1.5 金属纳米修饰电极的制备
• 1.6 金属纳米导电材料的结构表征
• 1.7 选题的意义和目的
• 第二章 树枝状纳米铜电极的制备及对葡萄糖电催化性能的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 铜纳米修饰电极的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 树枝状纳米铜的显微结构和X 射线衍射表征
• 2.3.2 铜离子的影响
• 2.3.3 柠檬酸根离子的影响
• 2.3.4 温度的影响
• 2.3.5 沉积电位的影响
• 2.3.6 沉积液pH 的影响
• 2.4 树枝状纳米铜修饰电极的阻抗行为
• 2.5 树枝状纳米铜修饰电极对葡糖糖的催化
• 2.6 电极的重现性、干扰实验
• 2.7 结论
• 第三章 银纳米修饰电极的制备及对硝酸根电催化性能的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 多孔银修饰电极的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 模板Cu及Ag 修饰电极的显微结构和X 射线衍射表征
• 3.3.2 扫速对峰电流的影响
• 3.3.3 银修饰电极的特征表征
• 3.3.4 银修饰电极对硝酸根的催化
• 3.4 结论
• 2O₂传感器的研究'>第四章 多孔金膜的制备及构建MP-11 生物分子H₂O₂传感器的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 修饰电极的制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 模板Cu及Au 修饰电极的显微结构和X 射线衍射表征
• 4.3.2 底液pH 的优化
• 4.3.3 不同修饰电极的扫速的影响
• 4.3.4 多孔金膜上MP-11 的电化学性质
• 2O₂的催化'>4.3.5 修饰电极对H₂O₂的催化
• 2 的催化'>4.3.6 不同修饰电极对O₂的催化
• 4.4 结论
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间论文情况