氧化锌基微/纳米材料制备及其在生物传感器中的应用研究

【摘要】生物传感器在食品、环境、工业、医学等领域具有广泛的应用前景,其中酶电化学生物传感器以其良好的选择性、高灵敏度、低探测限、简易、牢固等特点受到科研工作者的广泛关注。载体材料的开发一直是酶电化学生物传感器的一个重要研究部分,其对于器件性能的提升具有显著的影响。氧化锌(ZnO)以其良好的生物相容性、较好的电子传输能力、高等电点等特性,被广泛应用于多种生物分子的负载。另一方面,无酶电化学生物传感器近年来也掀起了研究的热潮,它不仅具有较高的灵敏度、对环境要求不苛刻,而且寿命长、成本低。大量研究表明,铜氧化物(CuxO)对葡萄糖具有优异的电化学催化性能,可用作葡萄糖无酶传感器的构筑。本论文旨在开发利用简单、新颖的方法可控性地制备具有优异结构的ZnO微/纳米载体材料,以用于酶分子的固定；探索结构新颖的ZnO-CuO复合材料的制备及其在无酶葡萄糖电化学传感器中的应用。主要内容与结果如下：(1)利用芒果核内膜为生物模板,采用浸渍-烧结工艺成功制备出具有多级微空间的连通ZnO薄膜材料。以制得的ZnO材料为载体,负载葡萄糖氧化酶(GOD),用于生物传感器的构建,实现了对葡萄糖良好的探测性能。(2)以PVP为软模板,通过合理控制自组装条件,成功制备了ZnO微绒球。以该材料作为固定辣根过氧化物酶(HRP)的载体材料,成功制备了H2O2酶电化学生物传感器。该传感器对H2O2的最低探测限为10.36μM,灵敏度为1395.64μA/mMcm2。显示出优秀探测性能。(3)海绵状氧化锌是具有多级孔结构的连通多孔材料,该材料制备所用的溶液燃烧法工艺简单,可控性强,可方便大量生产。以其为HRP载体,制备了H2O2酶电化学生物传感器。结果表明,该传感器可实现对H2O2的高灵敏、高选择性探测,其灵敏度高达1405.36μA/mMcm2。(4)采用溶胶-凝胶法,通过对工艺参数的摸索,可控地制备出具有核壳结构的多孔ZnO-CuO复合球状材料。基于该材料的无酶电化学传感器实现了对葡萄糖的快速响应和高灵敏、低极限探测。
【作者】周瑜；
【导师】黄靖云；叶志镇；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】氧化锌；氧化铜；微米/纳米材料；生物传感；电化学；酶电极；无酶传感；

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