TiO2復(fù)合納米材料的制備及其在電化學(xué)-光電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用.pdf

1、由于極高的化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的生物相容性、大比表面積、無毒、制備簡(jiǎn)便、尺寸可控等特點(diǎn)，TiO2納米材料吸引了強(qiáng)烈的研究興趣，并廣泛用于電化學(xué)和光電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)建。但由于其導(dǎo)電性較差、帶隙較大、只能吸收紫外激發(fā)光、光生電子-空穴對(duì)易復(fù)合等缺點(diǎn)，大大限制了它在生物傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用。為克服這些缺點(diǎn)，不同的修飾技術(shù)-包括原子摻雜、材料復(fù)合、半導(dǎo)體耦合等方法均被用于TiO2納米材料的改良，進(jìn)而增強(qiáng)生物傳感器的性能。本文采用簡(jiǎn)易水熱法制備出不同

2、形貌的一維TiO2納米材料，并將其與聚苯胺（PANI）、金納米顆粒（AuNPs）、二硫化鉬（MoS2）納米材料進(jìn)行復(fù)合，制備出不同的TiO2復(fù)合納米材料，并將其用作電化學(xué)免疫傳感器和光電化學(xué)酶?jìng)鞲衅髦Ъ?，進(jìn)而負(fù)載生物分子來進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)。主要內(nèi)容如下：
　　1.以TiO2納米管-聚苯胺-金納米顆粒復(fù)合納米材料（TNT-PANI-AuNPs）為定向負(fù)載支架的電化學(xué)免疫傳感器的構(gòu)建
　　首先，以TiO2納米顆粒為原材料，采用簡(jiǎn)易

3、水熱法合成了 TiO2納米管（TNTs）。然后，以苯胺單體為前驅(qū)體，通過化學(xué)氧化聚合法將PANI緊密結(jié)合于TNTs表面，形成TNT-PANI復(fù)合納米材料。最后，以HAuCl4·3H2O為原料，采用化學(xué)還原法將AuNPs沉積于TNT-PANI復(fù)合納米材料表面，形成TNT-PANI-AuNPs三元復(fù)合納米材料。采用不同的測(cè)試手段對(duì)這些納米材料進(jìn)行表征。以殼聚糖溶液為分散劑，將該三元復(fù)合納米材料負(fù)載于電極表面用作電化學(xué)免疫傳感器支架，以辛二酸

4、雙（3-磺基-N-羥基琥珀酰亞胺酯）鈉鹽（BS3）為雙氨基交聯(lián)劑，將蛋白G’修飾于電極表面用于定向負(fù)載包被抗體Ab1，進(jìn)而組裝成電化學(xué)免疫傳感器，并用于定量檢測(cè)分析物。以α-甲胎蛋白（AFP）為分析物模型，該免疫傳感器線性范圍為0.01-350ng mL-1，檢測(cè)限為1.5pg mL-1。
　　2.以同時(shí)“刻蝕、摻雜、沉積”技術(shù)改性的TiO2納米線陣列（TiNWs）為支架的電化學(xué)免疫傳感器的構(gòu)建
　　首先，以摻雜氟的二氧化錫

5、導(dǎo)電玻璃（FTO）為基片，以鈦酸丁酯為鈦源，采用水熱法合成了致密、整齊的TiNWs。然后，通過同時(shí)“刻蝕、摻雜、沉積”技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改性。改性后，Mo元素被有效摻雜進(jìn)TiNWs，與此同時(shí)，MoS2納米片被修飾于TiNWs表面，進(jìn)而增強(qiáng)了其導(dǎo)電性和比表面積。采用不同的測(cè)試手段對(duì)該納米材料進(jìn)行表征。將經(jīng)過三重改性的TiNWs用作電化學(xué)免疫傳感器支架，以辛二酸雙（3-磺基-N-羥基琥珀酰亞胺酯）鈉鹽（BS3）為雙氨基交聯(lián)劑，將包被抗體Ab1負(fù)載

6、于電極表面，進(jìn)而組裝成電化學(xué)免疫傳感器，并用于定量檢測(cè)分析物。以癌胚抗原（CEA）為分析物模型，該免疫傳感器線性范圍為0.001-150ng mL-1，檢測(cè)限為0.5pg mL-1。
　　3.以TiO2納米棒-MoS2納米片（TiO2-MoS2）異質(zhì)結(jié)構(gòu)為支架的葡萄糖氧化酶（GOx）PEC傳感器的構(gòu)建
　　首先，以TiCl4為鈦源，采用水熱法制備出圓柱形TiO2納米棒。然后，以NaMoO4·2H2O為鉬源、硫脲為硫源，以Ti

7、O2納米棒為模板，再次通過水熱法將MoS2納米片與TiO2納米棒復(fù)合形成TiO2-MoS2異質(zhì)結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)其光電性能。采用不同的測(cè)試手段對(duì)這些納米材料進(jìn)行表征。將所制備TiO2-MoS2異質(zhì)結(jié)構(gòu)作為支架來負(fù)載GOx，進(jìn)而制備出GOx PEC傳感器。其中，GOx對(duì)葡萄糖的生物活性采用循環(huán)伏安法在O2飽和的PBS緩沖液中進(jìn)行了驗(yàn)證。通過時(shí)間-電流（I-T）曲線研究了材料的光電性能，并完成了對(duì)葡萄糖的定量測(cè)定。在可見光激發(fā)下，該GOx PEC傳