基于聚苯胺-石墨烯復(fù)合物的電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)筑和性能研究.pdf

1、生物傳感器，作為一種測(cè)量準(zhǔn)確、便攜、成本低廉、制備簡(jiǎn)單的測(cè)定裝置，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到醫(yī)學(xué)、生物、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域，受到越來(lái)越多的重視。本文主要以聚苯胺、石墨烯及其復(fù)合物為載體構(gòu)筑葡萄糖和酚類電化學(xué)生物傳感器，并對(duì)兩種生物傳感器的性能以及聚苯胺的形貌和性能進(jìn)行研究。
　　采用循環(huán)伏安法，在含有石墨烯的苯胺溶液中原位聚合苯胺，制備聚苯胺-石墨烯納米復(fù)合物，并以該復(fù)合物為載體，構(gòu)筑基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖生物傳感器。分別采用掃描電子顯微

2、鏡、循環(huán)伏安法和電化學(xué)阻抗譜對(duì)該生物傳感器的形貌和性能進(jìn)行表征。通過(guò)測(cè)定不同pH和工作電位下該傳感器對(duì)一定濃度葡萄糖溶液的安培響應(yīng)，確定其最優(yōu)測(cè)試條件（最優(yōu)pH和工作電位）。在最優(yōu)條件下，該生物傳感器測(cè)定葡萄糖的線性范圍為10.0μM-1.48 mM(R2=0.9988)，靈敏度為22.1μAmM-1 cm-2，檢測(cè)下限為2.769μM(S/N=3)，表觀米氏常數(shù)（KαM）為3.26mM。研究了該生物傳感器對(duì)甘氨酸、D-半乳糖、尿素、L

3、-苯丙氨酸、抗壞血酸以及L-酪氨酸這些血液中共存的物質(zhì)的抗干擾性。結(jié)果表明，該生物傳感器的選擇性和靈敏度高，能夠用于人體血糖的檢測(cè)。
　　聚苯胺，作為一種酶的固定材料，其形貌對(duì)生物傳感器的性能有較大影響，因此對(duì)其形貌和性能做了比較系統(tǒng)的研究。采用循環(huán)伏安法，通過(guò)控制苯胺濃度和掃描速率制備了八種不同聚合條件的聚苯胺。掃描電子顯微鏡結(jié)果表明，隨著聚合條件的改變，聚苯胺可能呈花瓣形、海膽形、棒狀納米結(jié)構(gòu)，因此可通過(guò)控制聚合條件達(dá)到聚苯胺

4、形貌可控的目的。紫外-可見光譜和紅外光譜結(jié)果表明，聚合條件變化對(duì)聚苯胺的電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)影響較小，但對(duì)其氧化程度稍有影響。X-射線衍射光譜結(jié)果表明，所制備的聚苯胺為高摻雜度的半結(jié)晶的聚苯胺鹽，且掃描速率一定時(shí)，聚苯胺的相對(duì)結(jié)晶度隨著苯胺濃度的增加而增加，而掃描速率對(duì)聚苯胺相對(duì)結(jié)晶度的影響則較小。
　　此外，以石墨烯或聚丙烯腈-石墨烯復(fù)合物作為多酚氧化酶的固定和負(fù)載材料，采用滴涂法制備了兩種類型的酚類生物傳感器。對(duì)于聚丙烯腈-石墨

5、烯/殼聚糖-多酚氧化酶生物傳感器，研究了電極材料對(duì)生物傳感器性能的影響。安培測(cè)定結(jié)果表明采用玻碳電極構(gòu)筑的生物傳感器的靈敏度(6.079μAμM-1 cm-2)要高于采用鉑電極構(gòu)筑的傳感器的靈敏度(1.455μAμM-1 cm-2)，因此玻碳電極更適合用于構(gòu)筑酚類生物傳感器。對(duì)于石墨烯-殼聚糖-多酚氧化酶生物傳感器，研究了殼聚糖溶液的pH對(duì)所構(gòu)筑生物傳感器性能的影響。發(fā)現(xiàn)該傳感器的響應(yīng)電流大小受多酚氧化酶活性和石墨烯分散性的雙重影響，其