導電聚合物插層氧化石墨納米復合材料的生物傳感器研究.pdf

1、導電聚合物插層氧化石墨納米復合材料用作電極材料的應用前景一直受到人們的關注。本文擬在選擇具有適當氧化程度的氧化石墨作插層主體，聚苯胺或聚吡咯作插層客體，采用層離—吸附法或單體原位聚合法實現(xiàn)氧化石墨與聚苯胺或聚吡咯的納米復合，并用鹽酸肼或KBH4溶液還原納米復合材料制備還原型的插層型納米復合材料。本文研究了聚苯胺(聚吡咯)插層氧化石墨納米復合材料及還原聚苯胺(聚吡咯)插層氧化石墨納米復合材料的制備工藝及其結構與性能的關系，并初步探索這種納

2、米復合材料在生物傳感器領域的應用。本文主要完成了以下研究工作： 1.研制還原聚苯胺插層氧化石墨納米復合材料(R-(PAI/GO))修飾電極，用于抗壞血酸(AA)的測定。在pH5.02的Brinton-Robinson(B-R)緩沖溶液中，AA在R-(PAI/GO)修飾電極上產(chǎn)生一對氧化還原峰，峰電流與AA濃度的對數(shù)在1.0×10-9mol/L到4.2×10-2mol/L范圍內呈良好的線性關系，相關系數(shù)為0.9910。多巴胺(DA

3、)等物質對AA測定無干擾。該電極制作簡單，有良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，在用于實際AA試樣測定中取得了滿意的結果。 2.聚吡咯插層氧化石墨納米復合材料(PPy/GO)通過原位聚合法制備，制備過程中，用了十二烷基苯磺酸鈉(DBSNa)處理氧化石墨(GO)懸浮液。PPy/GO的微觀結構用傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)，X射線衍射光譜儀(XRD)，透射電鏡(TEM)和表面增強拉曼散射光譜儀(SERS)來表征。PPy/GO修飾碳糊電極具有

4、良好的電化學活性，在1MH2SO4溶液中用循環(huán)伏安法掃描可得一對氧化還原峰。PPy/GO的這一性質可用于研究DNA和PPy/GO的相互反應，結果表明修飾電極對單鏈DNA(ssDNA)具有很強的電催化氧化還原作用，用差示脈沖法(DPV)可獲得一還原峰在-652mVvs.SCE。固定了ssDNA的電極可用來檢測DNA的雜交，產(chǎn)生一新的還原峰在-480mVvs.SCE。在最優(yōu)化條件下，固定ssDNA的PPy/GO修飾碳糊電極對互補的ssDNA

5、溶液進行雜交反應，其線性范圍為5.7×10-9g/ml至6.8×10-6g/ml，相關系數(shù)是0.9681，且具有良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。 3.利用具有良好導電能力的還原聚吡咯插層氧化石墨納米復合材料(R-(PPy/GO))修飾碳糊電極，用傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)、X射線衍射光譜儀(XRD)及表面增強拉曼散射光譜儀(SERS)等對R-(PPy/GO)進行了表征，可以發(fā)現(xiàn)其表面帶有大量氨基、羧基、羥基等官能團，通過這些活性基

6、團與交聯(lián)劑戊二醛結合，再共價固定辣根過氧化物酶，研制成一種性能較好的H2O2生物傳感器。該傳感器測定范圍較寬，在3.0×10-7mol/L～7.0×10-2mol/LH2O2濃度范圍內呈現(xiàn)良好的線性關系，檢測下限達到了1.0×10-7mol/L，在實際應用中獲得令人滿意的結果。 4.研制了吡咯—DNA修飾BDD電極，在沒有經(jīng)過任何分離操作的情況下，直接測定豬肝中的克倫特洛(CL)。在BDD電極表面電聚合一層吡咯膜，利用吡咯膜與D

7、NA電荷相反的特點，在吡咯膜表面自組裝一層DNA膜，構建成吡咯—DNA修飾BDD電極。DNA膜使CL在電極表面富集，同時又作為CL氧化還原的電子傳導中間體；吡咯膜有淬滅CL氧化自由基中間體的作用，促使其生成二聚物，雙層膜的催化作用使CL在吡咯—DNA修飾BDD電極上氧化還原反應在低電位進行，電流增加明顯，實現(xiàn)對CL的定量測定。線性范圍為3.4×10-6mol/L～5.0×10-4mol/L，檢測下限為8.5×10-7mol/L，用于測定