電子聚合物基酶電極生物傳感器的研究.pdf

1、隨著人們環(huán)保意識的加強和人類可持續(xù)性發(fā)展的需要，對各種能監(jiān)測環(huán)境中有毒有害物的傳感器的需求越來越大。因此，開發(fā)和研究出新的性能更好、更加經(jīng)濟實惠的傳感器來滿足社會不斷增長的需要是廣大的研究工作者義不容辭的責任。 本文從研制有機磷毒劑(神經(jīng)性毒劑的模擬劑)傳感器的三個方面一敏感材料、器件結(jié)構(gòu)、敏感特性及工作原理出發(fā)，設計了三種不同結(jié)構(gòu)的器件；同時利用導電聚合物對電信號的變化非常敏感的特點，創(chuàng)新性的將其與生物敏感的酶結(jié)合在一起用作生

2、化戰(zhàn)劑的敏感材料，通過自行設計制作的壓電晶體傳感器、離子敏傳感器陣列、H<'+>離子敏的電荷流動型場效應管等傳感器，把其中的生物反應信號、化學反應信號轉(zhuǎn)換成電信號而讀取出來。不僅在材料新穎性方面和器件的設計和制作方面都有自己的獨特之處，而且在敏感膜的制備和材料的敏感機理等方面都有新的獨到的發(fā)現(xiàn)。本論文主要涉及的研究內(nèi)容包括如下幾個方面： (1)采用化學方法和電化學方法制備了電子聚合物(PEDOT)和電子聚合物酶膜。發(fā)現(xiàn)化學方法制

3、備的網(wǎng)孔狀PEDOT膜具有較高的電導率；而采用電化學方法制備的PEDOT膽堿氧化酶(ChOx)膜具有更好的活性和不同于PEDOT膜的特征吸收波長，并找到了所制備的PEDOT/ChOx膜對底物膽堿的線性響應范圍從1.0 ppm到51 ppm。 (2)基于傳統(tǒng)的離子敏器件(ISFET)的基礎上，首次設計和制作出了陣列型的離子敏場效應管傳感器，優(yōu)化出化學方法制備的適宜于工SFET傳感器應用的導電聚合物PEDOT膜和PEDOT固定化的膽

4、堿酯酶膜。制備出了PEDOT固定化的膽堿酯酶場效應管傳感器，搭建了一種能用ENFET傳感器進行敵敵畏(DDVP)檢測的測試系統(tǒng)，并對這種ENFET傳感器的工作原理和敏感特性進行了一系列研究。 (3)基于傳統(tǒng)的離子敏器件(ISFET)的基礎上，首次自行設計和制作了陣列型的H<'+>離子敏的電荷流動型場效應管，通過在開槽敏感柵上電化學沉積電子聚合物PEDOT薄膜，來檢測對H<'+>的響應，發(fā)現(xiàn)這種H<'+>離子敏的電荷流動型場效應管

5、對H<'+>離子的靈敏度高達0.955V/pH。并對其這種敏感機理進行了探討。 (4)首次采用自組裝的方法在壓電晶體的銀電極表面組裝了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的丁酰膽堿酯酶(BuChE)膜，對這種酶膜的特性用光電子能譜的方法進行了表征，發(fā)現(xiàn)酶的組裝給膜帶來了生物活性，并且找到了這種膜對敵百蟲的線性響應范圍從4.25 ppm到21.25 ppm。 (5)首次自行設計和制作了具有不同電極面積的壓電晶體傳感器，通過沉積具有不同