導(dǎo)電聚合物插層氧化石墨納米復(fù)合材料的生物傳感器研究.pdf

1、導(dǎo)電聚合物插層氧化石墨納米復(fù)合材料用作電極材料的應(yīng)用前景一直受到人們的關(guān)注。本文擬在選擇具有適當(dāng)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(shí)現(xiàn)氧化石墨與聚苯胺或聚吡咯的納米復(fù)合，并用鹽酸肼或KBH4溶液還原納米復(fù)合材料制備還原型的插層型納米復(fù)合材料。本文研究了聚苯胺(聚吡咯)插層氧化石墨納米復(fù)合材料及還原聚苯胺(聚吡咯)插層氧化石墨納米復(fù)合材料的制備工藝及其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，并初步探索這種納

2、米復(fù)合材料在生物傳感器領(lǐng)域的應(yīng)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(fù)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(nèi)呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.9910。多巴胺(DA

3、)等物質(zhì)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(shí)際AA試樣測定中取得了滿意的結(jié)果。 2.聚吡咯插層氧化石墨納米復(fù)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(jié)構(gòu)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(qiáng)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(xué)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(zhì)可用于研究DNA和PPy/GO的相互反應(yīng)，結(jié)果表明修飾電極對單鏈DNA(ssDNA)具有很強(qiáng)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(bǔ)的ssDNA

5、溶液進(jìn)行雜交反應(yīng)，其線性范圍為5.7×10-9g/ml至6.8×10-6g/ml，相關(guān)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(dǎo)電能力的還原聚吡咯插層氧化石墨納米復(fù)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(qiáng)拉曼散射光譜儀(SERS)等對R-(PPy/GO)進(jìn)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(tuán)，通過這些活性基

6、團(tuán)與交聯(lián)劑戊二醛結(jié)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(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，檢測下限達(dá)到了1.0×10-7mol/L，在實(shí)際應(yīng)用中獲得令人滿意的結(jié)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(diǎn)，在吡咯膜表面自組裝一層DNA膜，構(gòu)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(dǎo)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(yīng)在低電位進(jìn)行，電流增加明顯，實(shí)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