電紡納米復(fù)合材料的制備及在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用.pdf

1、葡萄糖作為動(dòng)植物體內(nèi)碳水化合物的一種主要組成部分，它的定量測(cè)定在臨床化學(xué)、生物化學(xué)以及食品分析中都具有重要的意義。因此構(gòu)筑高性能傳感器實(shí)現(xiàn)葡萄糖快速、靈敏的檢測(cè)已成為研究熱點(diǎn)。由于納米材料的小尺寸效應(yīng)，大的比表面積等特性，其在傳感器的構(gòu)筑中顯示了巨大的優(yōu)越性?；谌S氮摻雜碳納米管大的比表面積、優(yōu)良的導(dǎo)電性和生物兼容性，在構(gòu)筑傳感器方面有著很大的優(yōu)勢(shì)。TiO2納米材料穩(wěn)定性好、無毒、便宜、催化活性高并且具有較大的比表面積和較強(qiáng)的親水性能

2、，適用于電極材料的研制。氧化銅納米材料具有優(yōu)越的催化活性、穩(wěn)定性、并且易于參與到電催化小分子反應(yīng)中，激發(fā)了我們對(duì)非酶檢測(cè)的興趣?；谝陨喜牧咸攸c(diǎn)，本論文制備了全碳基三維氮摻雜碳納米管@碳納米纖維（NCNT@CNFs）、自支撐TiO2中空納米纖維（HNF-TiO2）和CuO納米顆粒負(fù)載的TiO2中空納米纖維（CuO/TiO2）三種材料用于構(gòu)建傳感器，具體工作如下：
　　1、結(jié)合靜電紡絲和化學(xué)氣相沉積法（CVD），制備了三維（3D）氮

3、摻雜碳納米管@碳納米纖維復(fù)合材料（NCNT@CNFs）。利用SEM、TEM、XPS、Raman、UV-vis、EIS等技術(shù)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行表征。將葡萄糖氧化酶（GOD）直接負(fù)載在復(fù)合材料上構(gòu)建葡萄糖傳感器，得到具有顯著靈敏度（24.8 mAM-1 cm-2），低檢出限（6μM，S/N=3），寬線性范圍（0.1 mM-12.5 mM，R=0.9992）的葡萄糖生物傳感器。此外，制備的傳感器顯示出良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，強(qiáng)的抗干擾能力，以及對(duì)實(shí)

4、際樣品的強(qiáng)適用性。NCNT@CNFs復(fù)合材料因其具有豐富的缺陷位點(diǎn)和3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以高效地固載酶，并保持其生物活性，促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)其優(yōu)異的電催化性能。
　　2、將NCNT@CNFs固載血晶素用于構(gòu)建H2O2生物傳感器。該新型仿生H2O2生物傳感器具有快速的電流響應(yīng)，低的檢出限（0.03μM，S/N=3）和寬的線性范圍（0.08-137.2μM，R=0.998）。此外，該傳感器顯示出高的重現(xiàn)性，良好穩(wěn)定性和優(yōu)良的抗干擾能力。N

5、CNT@CNFs大的比表面積以及生物相容性微環(huán)境極大地增加了血晶素的表面覆蓋率，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保證擴(kuò)散的氧化還原物種高效的質(zhì)量傳遞。
　　3、以電紡納米纖維膜為模板，結(jié)合溶膠-凝膠和低溫煅燒法，成功制備了自支撐TiO2中空納米纖維（HNF-TiO2），對(duì)其進(jìn)行了SEM、TEM、XRD、FT-IR、UV-vis、XPS、EIS等表征，并探索了其對(duì)葡萄糖氧化酶（GOD）的固定以及生物傳感性能。制備的葡萄糖生物傳感器在無O2和含O2的條件下

6、均顯示出良好的分析性能，具有良好的靈敏度、優(yōu)異的選擇性、長期穩(wěn)定性。HNF-TiO2這種多孔、多層次納米結(jié)構(gòu)為GOD的負(fù)載提供了一個(gè)良好微環(huán)境，TiO2納米晶體能促進(jìn)GOD的直接電子轉(zhuǎn)移，GOD和HNF-TiO2之間的強(qiáng)相互作用大大增強(qiáng)了生物傳感器的穩(wěn)定性。
　　4、結(jié)合模板和溶膠-凝膠法制備了CuO納米顆粒負(fù)載的TiO2中空納米纖維膜（CuO/TiO2）。復(fù)合材料中CuO納米顆粒的負(fù)載及TiO2中空納米纖維的制備是同步進(jìn)行，一步