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電化學生物傳感器以其靈敏度高、特異性強、制備簡單、成本低等優點,受到了廣大科研工作者的青睞,廣泛用于環境監測、食品分析、臨床醫學等領域。納米材料的引入使得電化學生物傳感器的性能得到了大大的改善,這是由于納米材料具有大的比表面積、優異的催化性能和高的酶負載量。本論文主要工作是制備了三維結構的花狀多孔石墨烯微電極,并研究了其在電化學生物傳感器方面的應用,為新一代生物傳感器的發展提供了有利的參考。
本論文的主要工作內容如下:
1.利用改良的Hummers方法制備了氧化石墨烯,然后采用一步電沉積法在鉑線上沉積了石墨烯,制備了花狀多孔石墨烯微電極。通過掃描電子顯微鏡(SEM)研究了石墨烯的形貌,呈現三維多孔網狀結構;利用X射線衍射儀(XRD)表征了其晶體結構,由最初的石墨粉轉變為石墨烯后,晶體結構的完整性有所下降;用電化學方法表征了花狀多孔石墨烯微電極的電化學性能,該微電極展現出優異的電化學性能,這是由于其優良的導電性和較多的邊緣活性位點所致。
2.利用浸漬法在花狀多孔石墨烯微電極上固定葡萄糖氧化酶(GOD),制備了GOD 花狀多孔石墨烯微電極,并將其用于葡萄糖的檢測。該微電極由于具有大的比表面積和生物兼容性,所以能固定大量的酶并保持酶的活性。此外,在GOD 花狀多孔石墨烯微電極上,GOD的氧化還原反應展現了較快的電子轉移特性,表觀電子轉移速率常數(ks)為2.18 s-1,且實現了酶的直接電化學。在測定葡萄糖含量時,該微電極表現了兩個線性范圍:8.0–148.0μM和148.0–430.6μM,相應的靈敏度分別為267.34μA mM-1 cm-2和38.15μA mM-1 cm-2,有較低的檢測限(LOD)為1μM,強的抗干擾能力,良好的穩定性和重現性。