電紡納米復合材料的制備及在電化學傳感器中的應用.pdf

1、葡萄糖作為動植物體內碳水化合物的一種主要組成部分，它的定量測定在臨床化學、生物化學以及食品分析中都具有重要的意義。因此構筑高性能傳感器實現葡萄糖快速、靈敏的檢測已成為研究熱點。由于納米材料的小尺寸效應，大的比表面積等特性，其在傳感器的構筑中顯示了巨大的優(yōu)越性?；谌S氮摻雜碳納米管大的比表面積、優(yōu)良的導電性和生物兼容性，在構筑傳感器方面有著很大的優(yōu)勢。TiO2納米材料穩(wěn)定性好、無毒、便宜、催化活性高并且具有較大的比表面積和較強的親水性能

2、，適用于電極材料的研制。氧化銅納米材料具有優(yōu)越的催化活性、穩(wěn)定性、并且易于參與到電催化小分子反應中，激發(fā)了我們對非酶檢測的興趣?；谝陨喜牧咸攸c，本論文制備了全碳基三維氮摻雜碳納米管@碳納米纖維（NCNT@CNFs）、自支撐TiO2中空納米纖維（HNF-TiO2）和CuO納米顆粒負載的TiO2中空納米纖維（CuO/TiO2）三種材料用于構建傳感器，具體工作如下：
　　1、結合靜電紡絲和化學氣相沉積法（CVD），制備了三維（3D）氮

3、摻雜碳納米管@碳納米纖維復合材料（NCNT@CNFs）。利用SEM、TEM、XPS、Raman、UV-vis、EIS等技術對復合材料進行表征。將葡萄糖氧化酶（GOD）直接負載在復合材料上構建葡萄糖傳感器，得到具有顯著靈敏度（24.8 mAM-1 cm-2），低檢出限（6μM，S/N=3），寬線性范圍（0.1 mM-12.5 mM，R=0.9992）的葡萄糖生物傳感器。此外，制備的傳感器顯示出良好的穩(wěn)定性和重現性，強的抗干擾能力，以及對實

4、際樣品的強適用性。NCNT@CNFs復合材料因其具有豐富的缺陷位點和3D網絡結構，可以高效地固載酶，并保持其生物活性，促進電子轉移，實現其優(yōu)異的電催化性能。
　　2、將NCNT@CNFs固載血晶素用于構建H2O2生物傳感器。該新型仿生H2O2生物傳感器具有快速的電流響應，低的檢出限（0.03μM，S/N=3）和寬的線性范圍（0.08-137.2μM，R=0.998）。此外，該傳感器顯示出高的重現性，良好穩(wěn)定性和優(yōu)良的抗干擾能力。N

5、CNT@CNFs大的比表面積以及生物相容性微環(huán)境極大地增加了血晶素的表面覆蓋率，其網絡結構保證擴散的氧化還原物種高效的質量傳遞。
　　3、以電紡納米纖維膜為模板，結合溶膠-凝膠和低溫煅燒法，成功制備了自支撐TiO2中空納米纖維（HNF-TiO2），對其進行了SEM、TEM、XRD、FT-IR、UV-vis、XPS、EIS等表征，并探索了其對葡萄糖氧化酶（GOD）的固定以及生物傳感性能。制備的葡萄糖生物傳感器在無O2和含O2的條件下

6、均顯示出良好的分析性能，具有良好的靈敏度、優(yōu)異的選擇性、長期穩(wěn)定性。HNF-TiO2這種多孔、多層次納米結構為GOD的負載提供了一個良好微環(huán)境，TiO2納米晶體能促進GOD的直接電子轉移，GOD和HNF-TiO2之間的強相互作用大大增強了生物傳感器的穩(wěn)定性。
　　4、結合模板和溶膠-凝膠法制備了CuO納米顆粒負載的TiO2中空納米纖維膜（CuO/TiO2）。復合材料中CuO納米顆粒的負載及TiO2中空納米纖維的制備是同步進行，一步