基于有序多孔納米復(fù)合材料——Pt-TiO2、Au@TiO2-的電化學(xué)生物傳感器的研究.pdf

1、納米多孔材料含有大量封閉或連通的孔洞，具有高的比表面積和豐富的孔徑通道。納米多級(jí)孔材料則是不同孔徑孔材料的復(fù)合，不僅具有單一多孔的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了單一孔徑的局限性，使其應(yīng)用范圍更加廣泛。納米多級(jí)孔材料的制備方法較多，主要有硬模板法、軟模板法和生物模板法。生物模板法以廣泛存在于大自然中的生物材料為模板，利用生物材料本身獨(dú)特的多級(jí)空間結(jié)構(gòu)，制備各種具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)和特殊形貌的納米材料。
　　納米多級(jí)孔材料因其獨(dú)特的性質(zhì)在電化學(xué)傳感器中

2、有較多應(yīng)用。在電化學(xué)酶?jìng)鞲衅髦校{米多級(jí)孔材料因其具有良好的穩(wěn)定性、生物相容性以及大的比表面積等特點(diǎn)，常被用來(lái)負(fù)載酶。它能在保持酶活性的同時(shí)，將大量的酶分子直接吸附固定到電極表面，使酶氧化還原活性中心直接與電極進(jìn)行電子傳遞，解決酶與電極間的低效率通訊問(wèn)題。在電化學(xué)非酶?jìng)鞲衅髦?，多?jí)孔材料多被用來(lái)負(fù)載活性物質(zhì)，大的比表面積可以有效提高活性物質(zhì)負(fù)載量，豐富的多孔通道可以促進(jìn)底物和活性物質(zhì)的直接接觸，提高活性物質(zhì)的有效利用率，很好的提高傳感器

3、的催化傳感性能。在本論文中，我們利用生物模板法成功制備了具有多級(jí)大孔、介孔結(jié)構(gòu)的銳鈦礦型TiO2納米材料，并將其與貴金屬Pt及Au納米顆粒結(jié)合，分別用于電化學(xué)酶?jìng)鞲衅骱头敲競(jìng)鞲衅?，取得了很好的檢測(cè)效果。具體內(nèi)容如下:
　　1.以玫瑰花瓣和三嵌段共聚物P123為模板，鈦酸四丁酯為鈦前驅(qū)體，利用雙模板法，通過(guò)提拉、干燥、熱固和退火，成功合成了具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的TiO2納米材料。該TiO2納米材料具有高度有序的大孔、介孔結(jié)構(gòu)以及很高的比表

4、面積。通過(guò)滴涂法以及電沉積法分別將TiO2納米材料和Pt納米顆粒成功的修飾到了電極表面，清洗后又將其置于辣根過(guò)氧化氫酶(HRP)溶液中培養(yǎng)12個(gè)小時(shí)，得到了HRP/Pt/TiO2/GCE修飾電極。高比表面積的TiO2能大大提高HRP的附著量，Pt納米顆粒的修飾又極大的提高了電極的導(dǎo)電性能。在對(duì)該修飾電極進(jìn)行一系列電化學(xué)表征后，研究了其對(duì)H2O2的催化能力，最終得到了較好的線性范圍(5-8000μmolL-1)和較低的檢出限(1.65μm

5、ol L-1)，說(shuō)明基于HRP/Pt/TiO2/GCE修飾電極的酶?jìng)鞲衅鲗?duì)H2O2具有很好的催化傳感性能。
　　2.將制備的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)TiO2納米材料分散在去離子水中，以氯金酸為前驅(qū)體，NaBH4為還原劑，檸檬酸鈉為穩(wěn)定劑，在TiO2表面成功負(fù)載了Au納米顆粒，得到了Au@TiO2納米復(fù)合材料。通過(guò)滴涂法，將該復(fù)合材料負(fù)載在GCE表面，并用Nation成膜固定，得到了Nafion/Au@TiO2/GCE修飾電極。利用Au納米顆粒的

6、催化性，將該修飾電極用于非酶?jìng)鞲衅餮芯?。多?jí)孔結(jié)構(gòu)TiO2的高比表面積可以增加Au納米顆粒的附載量;同時(shí)，大量孔結(jié)構(gòu)能有效抑制Au納米顆粒的團(tuán)聚，獲得小尺寸Au顆粒，不僅可以增強(qiáng)復(fù)合材料的導(dǎo)電性，更可以提高其對(duì)H2O2的催化能力。Nafion/Au@TiO2/GCE的電化學(xué)性能顯示該復(fù)合材料對(duì)H2O2有很好的催化效果，所制得的Nafion/Au@TiO2/GCE傳感器的線性范圍是0.01-12.96 m mol L-1，檢出限為5.8μ