基于鈀金屬納米材料無酶傳感器構(gòu)建及應(yīng)用.pdf

1、20世紀(jì)90年代以來，金屬納米材料技術(shù)的發(fā)展取得了巨大的進(jìn)步，可稱得上是金屬材料領(lǐng)域的“新一代工業(yè)革命”。金屬納米材料的研究對科學(xué)、社會等各個領(lǐng)域的影響一直引人注目。金屬納米顆粒與相應(yīng)的塊體材料相比，具有比表面積大、表面反應(yīng)活性高、表面活性中心多、催化效率高和吸附能力強(qiáng)等優(yōu)異特性，可應(yīng)用于電學(xué)、催化、磁學(xué)材料、光催化等諸多領(lǐng)域，其中，傳感器是金屬納米顆粒最有前途的應(yīng)用領(lǐng)域之一。當(dāng)前，傳感器的微型化是傳感器發(fā)展的主要研究方向，而將納米顆粒

2、用于傳感器的研究有助于促進(jìn)這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，人們將納米顆粒作為增強(qiáng)材料應(yīng)用到各種各樣的電化學(xué)生物傳感器方面，并已獲取令人滿意的結(jié)果。作為電分析化學(xué)的研究熱點(diǎn)之一，基于金屬納米材料構(gòu)建的無酶電化學(xué)傳感器的研制越來越受到了人們的廣泛關(guān)注。在此類電化學(xué)傳感器中，人們已經(jīng)從使用單一的納米材料過渡到使用納米材料的復(fù)合體，其主要原因是，復(fù)合納米材料不但可以發(fā)揮各種納米顆粒各自的優(yōu)異性能，而且若將納米材料與功能聚合物、生物分子等相結(jié)合，將使電化學(xué)傳感器

3、的各項檢測性能得到大幅度的提高。鈀(Palladium，元素符號：Pd)作為一種具有高催化活性的重要材料，在氣體傳感器、催化領(lǐng)域、有機(jī)合成催化等多方面有廣泛應(yīng)用，已獲得了極大的關(guān)注。然而，因?yàn)镻d是一種貴金屬，來源稀少，價格昂貴，科學(xué)家正在不斷地開發(fā)新方法和新技術(shù)，希望在保證Pd的有效催化活性的基礎(chǔ)上降低它的載量。其中，鈀合金材料由于其具有較高活性已被證明可以用于對一些小分子的催化，而且也可以達(dá)到降低鈀負(fù)載量的目的。本著立足于構(gòu)建高靈敏

4、度的無酶傳感器，本論文開展了基于金屬鈀的復(fù)合納米材料制備，構(gòu)建具有高電催化活性的了無酶傳感器，而且通過摻雜其他金屬或金屬氧化物納米材料降低金屬鈀的負(fù)載量，分別探討研究鈀復(fù)合納米材料電極對雙氧水的檢測以及對多巴胺和抗壞血酸的分離與檢測。
　　 1.鈀納米顆粒修飾電極對過氧化氫電催化性能研究
　　 通過電位階躍的方法成功將鈀納米顆粒沉積到多壁碳納米管修飾的玻碳電極表面，結(jié)合了MWCNTs和鈀兩種物質(zhì)的特性及兩者間的協(xié)同作用，

5、得到的鈀納米顆粒均勻分散在碳納米管上且粒徑較小，從而提高了對過氧化氫的催化還原能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該電極不僅對過氧化氫有良好的電催化還原性能，且具有制備簡單，靈敏度高，穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)證明可用于消毒水中過氧化氫的檢測。
　　 2.納米鈀銅雙金屬修飾電極用于對DA與AA的同時檢測
　　 利用電化學(xué)沉積的方法將鈀和銅雙金屬納米粒子成功負(fù)載到羧基化多壁碳納米管修飾玻碳電極上，研究了多巴胺(DA)和抗壞血酸(AA)在該修飾電極

6、上的電化學(xué)行為。結(jié)果表明，在pH7.0的PBS緩沖溶液中，在Pd：Cu=1:2的溶液中電沉積制備的鈀銅雙金屬修飾電極能很好的在DA和AA混合溶液中對其進(jìn)行單獨(dú)和同時檢測。測定DA和AA的線性范圍分別是8.0×10-7-9.2×10-5M和4.0×10-5-1.1×10-3M。最低檢測限分別是3.0×10-7M和1.1×10-5M(S/N=3)。
　　 3.鈀納米顆粒復(fù)合多層組裝多壁碳納米管和氧化錳修飾電極用于過氧化氫的檢測