基于膠體球法的微納結(jié)構(gòu)陣列構(gòu)筑及其性能研究.pdf

1、納米材料和納米技術(shù)自誕生以來(lái)一直是科學(xué)研究者們探索的前沿課題，多維度的、形貌豐富的、性質(zhì)多樣的納米材料及其合成技術(shù)是二十一世紀(jì)新的研究熱點(diǎn)。其中，二維有序納米孔結(jié)構(gòu)陣列是現(xiàn)今物理、化學(xué)、生物、材料科學(xué)和器件研究的前沿課題之一，在電磁儲(chǔ)存器件、催化反應(yīng)、生物傳感、熱電、磁學(xué)、信息科學(xué)等方面都有著非常豐富的應(yīng)用發(fā)展遠(yuǎn)景。
　　在本論文中，采用液面自組裝的方法合成整齊有序的單層膠體球模板，利用恒直流電壓在模板上沉積出宏觀尺度上有序孔結(jié)構(gòu)

2、陣列，并研究其形貌和成分，分析了其生長(zhǎng)規(guī)律，然后結(jié)合有序孔結(jié)構(gòu)陣列的特點(diǎn)制備了生物傳感器且研究了其電化學(xué)性能。具體內(nèi)容如下：
　　(1)在經(jīng)過(guò)嚴(yán)格超聲清洗的玻璃片上，采用液面自組裝的方法合成了整齊有序的單層聚苯乙烯膠體球模板，用SEM觀察了膠體球模板的細(xì)微結(jié)構(gòu)。
　　(2)在有序的膠體球模板上，采用恒直流電化學(xué)沉積的方法合成多孔的Au有序微納陣列，用SEM觀察發(fā)現(xiàn)其形貌呈六方密排的多孔狀，比表面積非常大，用XRD和TEM對(duì)其

3、物相、成分和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，初步推斷多孔Au有序納米陣列的生長(zhǎng)機(jī)理。再在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行辣根過(guò)氧化氫酶的修飾以制備H2O2酶生物傳感器，然后用電化學(xué)分析儀研究了其生物傳感性能，用循環(huán)伏安和計(jì)時(shí)電流法探測(cè)并表征了其電化學(xué)性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其靈敏度為332.0μA·mM-1·cm-2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的Au電極傳感器。
　　(3)在有序的膠體球模板上電化學(xué)沉積Au-Cu復(fù)合納米有序孔陣列，通過(guò)改變電解液的配比方式來(lái)控制復(fù)合材料中Au和Cu

4、的比例，用SEM觀察其形貌的變化規(guī)律，用EDS分析數(shù)據(jù)分析其成分的遞變規(guī)律，從而發(fā)現(xiàn)隨著電解液的配比不同，生長(zhǎng)出的合金形貌和成分皆有所不同，且呈現(xiàn)遞進(jìn)關(guān)系，合金中Au的含量越高，結(jié)構(gòu)越疏松多孔，反之Cu含量越高則越致密。
　　(4)用電化學(xué)分析儀探測(cè)了Au-Cu比例為1:1時(shí)的復(fù)合納米有序孔陣列對(duì)H2O2的生物傳感性能，利用循環(huán)伏安和計(jì)時(shí)電流對(duì)其進(jìn)行表征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其靈敏度為6101.3μA·mM-1·cm-2，探測(cè)極限為5μM，且

5、僅僅對(duì)H2O2響應(yīng)，具有很好的抗干擾性能，同時(shí)還比較了單質(zhì)材料和合金材料的生物傳感性能的差異優(yōu)劣。
　　(5)在有序的膠體球模板上恒直流電化學(xué)沉積生成Cu-Cu2O有序孔陣列，用SEM、XRD和XPS對(duì)其形貌、物相、成分和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)Cu-Cu2O有序孔陣列呈六方密排的碗狀結(jié)構(gòu)，其中Cu含量為73.6％，而Cu2O含量?jī)H為26.4%，推測(cè)了其生長(zhǎng)機(jī)理。再在0.1MPBS底液中探測(cè)其對(duì)H2O2的無(wú)酶生物傳感性能，并且用循