基于单壁碳纳米管阵列的克伦特罗无酶传感器研究

采用循环伏安法(CV)将单壁碳纳米管(SWCNTs)键合在玻碳电极上,制备单壁碳纳米管阵列(v-SWCNT)修饰电极。羧基化碳纳米管以乙二胺(EDA)为桥梁,形成酰胺键,使碳纳米管在玻碳电极(GCE)上有序稳定排布。制备的v-SWCNT电极稳定性好,对盐酸克伦特罗(CLE)的检测灵敏度高。实验结果表明,碳纳米管有规则的链接方式提高了利用效率。有序键合在电极表面的的碳纳米管,因其良好的加速电子转移作用、纳米催化效应及吸附作用,检测CLE的峰电流较GCE提高了一个数量级以上。CLE浓度在10~120 ng/m L范围内与电极的响应电流呈良好的线性关系。此电极用于人尿液中CLE的检测,结果令人满意。本研究制备的单壁碳纳米管阵列电极作为新型高灵敏CLE电化学无酶传感器,可望进一步开发用于实际临床检测。     

曲克芦丁在羧基化单壁碳纳米管修饰电极上的电化学氧化

研制了羧基化单壁碳纳米管修饰玻碳电极( SWCNTs - COOH/GCE).用交流阻抗谱法(EIS)和扫描电镜( SEM)研究了电极膜性能,应用循环伏安法(CV)考察了曲克芦丁在修饰电极上的电化学行为.结果表明,SWCNTs - COOH修饰电极对曲克芦丁的氧化有良好的电催化活性,其氧化反应为单电子单质子过程,结合恒...     

基于碳纳米管的免标记型电化学适体传感器检测腺苷

以固定在玻碳电极表面的羧基化的单壁碳纳米管(SWCNTs)作为适体固定平台,使其与腺苷适体进行酰胺化反应,使得适体附着于SWCNTs上,通过封闭剂(PEG)掩蔽电极表面的空白位点。当引入腺苷后,腺苷适体和腺苷形成G-四面体结构,根据阻抗强度值的变化实现对腺苷的高灵敏检测。传感器在优化的条件下,检测腺苷的线性范围为5. 0 pmol/L～0. 5μmol/L,检出限为1. 0 pmol/L。该检测方法无需加入电活性信号物质,具有简单、高灵敏和高特异性等优点,可以扩展应用到构建其他生物小分子和金属离子的传感器中。     

聚吡咯纳米阵列电极的光电化学

以多孔的铝阳极氧化膜(AAO)为模板制备了直径约为80 nm聚吡咯(PPy)纳米线的阵列电极, 并研究了它的光电化学响应. 结果表明, 在电极电位低于－0.1 V(vs Ag/AgCl)时出现的阴极光电流是由聚吡咯纳米线的p型半导体性质引起的, 其平带电位为－0.217 V. 聚吡咯纳米线的长度对光电流的影响较大, 最佳长度为42 nm. 这是因为在很短的聚吡咯纳米线阵列中PPy太少, 产生的光电流弱, 而在过长的聚吡咯纳米线阵列中光生电子在到达电极基底前易于与光生空穴复合而消失. 聚吡咯纳米线有可能作为纳米光电器件用于未来微器件系统.     

电泳沉积法制备介孔TiO2/单壁碳纳米管薄膜

采用电泳沉积法, 在FTO/介孔TiO2薄膜上制备了介孔TiO2/单壁碳纳米管(SWCNTs)薄膜电极, 用Raman和SEM等手段对薄膜电极进行了表征. 结果表明, SWCNTs已沉积到介孔TiO2薄膜上. 分别用四羧基苯基卟啉(TCPP)和联吡啶钌化合物N719对其进行敏化, 并组装成太阳能电池. 研究结果表明, 与单纯的TiO2粒子膜相比, 介孔TiO2和SWCNTs的紧密结合可使得光生电子更容易传输, 光电转换效率显著提高.     

亚微米级叉指型超微带电极阵列的加工和电化学表征

超微电极具有常规电极无法比拟的优良的电化学特性.超微电极包括单超微电极和超微电极阵列,单超微电极响应电流较小,一般仪器难以检测;而超微电极阵列除具有单超微电极的特点外,还能增加测量时的响应电流,有利于仪器检测.其中的叉指型超微带电极阵列(IDA)具有产生-收集效应,可提高检测的灵敏度,实现低浓度测量[1～4].将微电子技术和微细加工技术应用于化学和生物传感技术已引起关注,利用微细加工技术可以实现传感器的微型化、集成化和智能化;减少测量使用的样品量;使传感器的敏感元件具有确定的形状和尺寸,提高测量结果的一致性.本文用多…     

纳米阵列电极研究进展

从纳米阵列电极的制作、基本原理和应用 3方面综述了纳米阵列电极的研究进展。着重阐述了模板法和自组装法制作纳米阵列电极的具体过程以及纳米阵列电极的扩散电流理论 ,对纳米阵列电极在生物传感器、电化学动力学、电化学分析等方面的应用作了介绍     

非标记凝血酶阵列电化学适体传感器的研究

基于自制的集成化三阵列金膜电极,构建了一个简单、灵敏、非标记的凝血酶阵列电化学适体传感器。以聚乙烯不干胶掩膜版法结合金属溅射沉积技术,在FR-4玻璃纤维板上制作了由3个金膜工作电极、1个大面积金膜对电极和1个厚膜Ag/AgCl参比电极构成的集成化金膜阵列电极系统。以集成化金膜阵列电极作为基础电极,采用巯基自组装技术将带巯基的凝血酶适体固定在3个金工作电极表面,巯基己醇封闭后获得三阵列凝血酶适体传感器,以电活性物质铁氰化钾作为电化学探针,基于凝血酶适体和凝血酶结合前后铁氰化钾在电极表面传质的不同导致电流变化进行凝血酶的测定。采用方波脉冲伏安法,铁氰化钾氧化峰电流的变化值与凝血酶浓度在1.52~63 nmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.92 nmol/L。     

非标记凝血酶阵列电化学适体传感器的研究

基于自制的集成化三阵列金膜电极,构建了一个简单、灵敏、非标记的凝血酶阵列电化学适体传感器。以聚乙烯不干胶掩膜版法结合金属溅射沉积技术,在FR-4玻璃纤维板上制作了由3个金膜工作电极、1个大面积金膜对电极和1个厚膜Ag/AgCl参比电极构成的集成化金膜阵列电极系统。以集成化金膜阵列电极作为基础电极,采用巯基自组装技术将带巯基的凝血酶适体固定在3个金工作电极表面,巯基己醇封闭后获得三阵列凝血酶适体传感器,以电活性物质铁氰化钾作为电化学探针,基于凝血酶适体和凝血酶结合前后铁氰化钾在电极表面传质的不同导致电流变化进行凝血酶的测定。采用方波脉冲伏安法,铁氰化钾氧化峰电流的变化值与凝血酶浓度在 1.52~63 nmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.92 nmol/L。     

基于纳米CdS对尿酸的光催化氧化和铜(Ⅱ)配合物对氧的电催化还原的燃料电池性能

以纳米硫化镉薄膜修饰的铟锡氧化物电极(Cd S/ITO)作光阳极,铜(Ⅱ)配合物[Cu(phen)(L-Trp)·(H_2O)]~+(phen=1,10-菲啰啉,L-Trp=L-色氨酸)修饰单壁碳纳米管(SWCNTs)电极作阴极,构建了光催化尿酸(UA)燃料电池,并研究了其性能及热处理温度的影响.结果表明,在40℃以下获得的纳米Cd S修饰电极在320~550 nm波长区间显现明显的吸收和光伏响应,在可见光辐射下能光催化氧化UA;较高温度的热处理(200~300℃)却降低了纳米Cd S对UA的光催化氧化活性.[Cu(phen)(L-Trp)(H_2O)]~+/SWCNTs电极在-0.131 V电位下呈现一对准可逆的氧化还原峰,并能电催化还原O_2和H_2O_2.此外,基于UA在Cd S/ITO电极上的光催化氧化及O_2在[Cu(phen)(L-Trp)(H_2O)]~+/SWCNTs电极上的电催化还原,组装了UA(0.2mmol/L)燃料电池,其在可见光照射(0.18 m W/cm~2)下产生0.52 V开路电压,13.08μA/cm~2短路光电流,在0.41 V下呈现的最大功率密度为4.10μW/cm~2.     

基于聚多巴胺/铜微粒自组装多层膜的无酶葡萄糖传感器

利用多巴胺易于在电极表面发生自聚反应,且聚多巴胺膜中富含邻苯二酚等反应性基团,可通过二次反应实现电极表面的进一步功能化修饰的特点,在玻碳电极(GCE)表面,将多巴胺自聚膜(PDA)与铜微粒(Cu)进行层-层自组装,构建了无酶葡萄糖电化学传感器(GCE/(PDA/ Cu) n )。传感器的灵敏度可通过控制多层膜的组装层数进行调控。采用紫外-可见光谱跟踪表征了多层膜的组装过程,结果表明,多层膜的生长是逐步且均匀的过程。采用循环伏安法和电流-时间曲线法研究了修饰电极对葡萄糖的电催化氧化性能。对于GCE/(PDA/ Cu)4,检测葡萄糖的线性范围为0.5~9.0 mmol/ L,检出限为5.8μmol/ L(S/ N=3)。本传感器具有良好的重现性、稳定性和较强的抗干扰能力。将本传感器用于血清中葡萄糖的测定,结果令人满意。     

集成化金膜阵列电极的制作研究

以聚乙烯不干胶掩膜版法结合金属溅射沉积技术在FR-4玻璃纤维版上制作了由6个金膜工作电极(1 mm×2 mm)、1个大面积金膜对电极(2 mm×13 mm)和1个厚膜Ag/AgCl参比电极构成的集成化金膜阵列电极系统,并利用电化学手段对阵列电极系统进行了考察。研究结果表明,K3Fe(CN)6在厚膜Ag/AgCl/1.0 mol/L NaCl参比电极上的式电位与商业Ag/AgCl/3.0 mol/L NaCl参比电极相差0.067 V;参比电极放置1个月后,测量电位未发生明显变化。利用扫描电化学显微镜对工作电极表面平整度进行考察,结果表明工作电极表面具有较好的平整度。通过测量H2SO4还原峰面积评价了工作电极电化学面积的批内、批间一致性;通过K3Fe(CN)6在电极上的Ipa/Ipc比值评价了工作电极电化学特性的批内、批间一致性。结果表明,阵列电极面积和电化学特性具有良好的批内和批间一致性。对集成化金膜阵列电极系统的研究结果表明,聚乙烯不干胶掩膜版法结合金属溅射沉积技术制作的阵列电极能够满足电化学电极的要求,可作为电化学生物传感器的基础电极。     

压电晶体传感器阵列用于混合有机溶剂蒸气中官能团的识别

为模拟生物化学传感体系, 提出了可用于识别有机官能团的传感器阵列, 用作人工气味识别系统。该阵列由八个压电晶体传感器组成, 每个传感器涂以具有广谱响应性能的不同吸附活性材料, 阵列对常见小分子有机溶剂混合蒸气的响应频移数据采用逐步判别分析(SDA)处理, 选出五个供信能力最佳的判别变量, 以此构成的阵列用于小分子有机溶剂混合蒸气中醇羟基、羰基与其它官能团的识别, 并采用主成分分析(PCA)法降维投影, 在二维空间含相同官能团的物质聚为一类; 阵列可用于酒类、软饮料的识别。     

基于三维电阻抗层析成像的乳腺癌传感器的设计

基于三维电阻抗层析成像方法设计了一种密集型乳腺阵列传感器,并开发了一种用于检测乳腺癌的电阻抗成像传感器。此传感器采用激励电极阵列与接地电极一体化的设计实现了结构简化,并通过锥形基体与双层周向排布的电极阵列实现了电场密集化以及锥度优化,提高了目标物的检测精度。设计了成像系统,采用数值仿真方法对传感器进行优化。仿真结果表明,电极数量减半并不会影响传感器的成像精度,反而可以提高成像速度。最后,考察了传感器的性能,结果表明,系统信噪比与通道一致性良好。利用此传感器对检测场域相对体积为0.4%的实验模型进行了三维图像重建,单目标成像的图像相关系数达到0.6以上,可清晰判别双目标物位置,实现了对乳腺癌的可视化检测。     

蒿甲醚在单壁碳纳米管修饰电极上的电催化还原

研制了单壁碳纳米管(SWCNTs)修饰玻碳电极。用交流阻抗谱法(EIS)和扫描电镜(SEM)研究了电极膜性能,应用循环伏安法(CV)、计时库仑法(CC)、计时电流法(CA)研究了蒿甲醚在修饰电极上的电化学行为。结果表明,SWCNTs修饰电极对蒿甲醚的还原有良好的电催化活性,其还原反应为双电子过程,电极反应的扩散系数及速率常数分别为6·67×10-4cm2·s-1及8·54×10-2mol·L-1·s-1。在优化实验条件下,还原峰的峰电位位于-0·85V,其峰电流与蒿甲醚浓度在6·71×10-7~2·45×10-4mol·L-1范围内呈良好线性,检出限达4·02×10-7mol·L-1,相对标准偏差(n=10)为4·2%,可用于蒿甲醚样品的含量测定。     

无金属可见光诱导原子转移自由基聚合法制备聚丙烯酰胺@氧化石墨烯/纳米钯复合物修饰电极及其对乙醇的检测

在金电极表面,用无金属可见光诱导原子转移自由基聚合(MVL ATRP)的方法制备聚丙烯酰胺@氧化石墨烯/纳米钯复合物修饰电极(Au/PAM@GO/Pd)。采用电化学循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱法(EDS)对Au/PAM@GO/Pd电极进行表征,结果表明在金电极表面成功制备了复合物。利用Au/PAM@GO/Pd电极作为电化学传感器,该传感器能成功地检测溶液中的乙醇。在最佳条件下,利用差分脉冲伏安法(DPV)该传感器检测乙醇的线性范围为1.0×10-8~1.0 mol/L,检出限(S/N=3)为1.3×10-9 mol/L,线性相关系数为0.996。     

基于镀铂碳糊电极电聚酪胺和过氧化聚吡咯的葡萄糖传感器研究

用镀铂碳糊电极电聚酪胺和过氧化聚吡咯固定葡萄糖氧化酶(GOD)制成电流型葡萄糖传感器。铂黑沉积层的微孔结构使电极具有较大的有效表面积,增加了固定的酶量,电极灵敏度提高。通过聚合酪胺(PTY)和过氧化聚吡咯(OPPY),可提高酶电极的稳定性和抗干扰能力。该电极具有响应时间短(<10 s)、响应范围宽(0.01~18 mmol/L)、灵敏度高(检出限为5μmol/L)、稳定性好等优点,电极经过60 d、约60次反复测试后,响应电流下降至最初值的70%,并具有抗果糖、尿酸和抗坏血酸干扰的特点。     

碳纳米管和聚电解质修饰玻碳电极的电化学行为及对芦丁的检测

研究了芦丁和抗坏血酸在碳纳米管与聚电解质复合材料修饰电极(PDDA/SWCNTs/GC)上的电化学行为.循环伏安测试结果表明,在该修饰电极上芦丁的电子传递反应受吸附控制.在碳纳米管和PDDA的共同作用下,芦丁和抗坏血酸的氧化峰电位分离大于200 mV.利用微分脉冲伏安法测定了不同浓度芦丁的电流响应,线性范围为2.5～110μmol.L-1,检出限0.5μmol.L-1.即使抗坏血酸浓度较高时,氧化峰电流与芦丁的浓度仍然呈良好的线性关系.该修饰电极制作简便,可应用于药物中芦丁含量的直接检测.     

DHP和SWCNTs促进[Ru(bpy)2tatp]3+/2+在ITO上的电化学组装

应用循环伏安法和微分脉冲伏安法研究了[Ru(bpy)2tatp]3+/2+(bpy=2,2′-联吡啶, tatp=1,4,8,9-四氮三联苯)在ITO表面上的电化学组装及双十六烷基磷酸盐(DHP)和单壁碳纳米管(SWCNTs)对其组装效果的影响. 研究结果表明, [Ru(bpy)2tatp]2+在ITO电极上1.057 V(vs. Ag/AgCl)电位下呈现出清晰的扩散控制峰. 随着连续伏安扫描次数的增多, 微分脉冲伏安图逐渐呈现出明显的吸附控制峰. 当DHP浓度在0.05~0.22 mmol/L区间内时, 不管有无SWCNTs存在, DHP均能增强[Ru(bpy)2tatp]2+在缓冲溶液中的扩散系数和促进其在ITO上的电化学组装, 而SWCNTs在其中起减弱作用. 讨论了DHP和SWCNTs参与的[Ru(bpy)2tatp]3+/2+在ITO上的电化学组装机理.     

基于聚邻苯二胺@单壁碳纳米管修饰电极用于全血pH测定

开发了一种新型的电流型pH传感器。聚邻苯二胺(PoPD)通过原位电化学聚合法沉积在单壁碳纳米管(SWCNT)修饰的玻碳电极(GCE)表面。利用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对所得电极GCE/SWCNT/PoPD进行表征。通过循环伏安法(CV)优化扫描聚合电位和扫描圈数,在最佳实验条件下,研究该传感器对pH的电化学响应。结果表明,该传感器对pH在4.5～8.2具有良好的比率型电流响应。该传感器已成功用于人全血样品pH的直接测定。