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碳纤维布是一种“外柔内刚”的新型碳纤维材料,具有纤维固有的柔软性、良好的化学稳定性、高导电性和三维的多孔道结构。凭借固有的物理化学性质,碳纤维布在多方面领域被广泛使用,比如,锂离子电池、传感器和超级电容器等,它可直接制备成独立电极。由于高比表面积的纳米结构阵列和多孔通道的碳纤维布的协同作用,对于电化学性能测试中的稳定性和电子传输能力有很大的提高。因此,本文在碳布表面上直接生长氧化物纳米结构来构建了新型柔性的无酶电化学生物传感器,这也为临床诊断、食品安全检测、环境污染物检测等的复杂环境难题提供了一个科学方法。本论文以在碳布基底上合成的CuO纳米花阵列、MnO2纳米棒阵列和MnOOH纳米棒阵列为纳米材料研究体系,展开纳米结构调控、纳米材料表征、新型柔性电化学生物传感器件构建及其性能等方面的研究。具体的研究内容和结果如下:(1)基于碳布表面上生长CuO纳米花阵列的柔性无酶葡萄糖传感器利用水热法在100℃低温条件下,首次在碳纤维表面上直接合成CuO纳米花阵列(CuO/CFF),其形貌、尺寸、成分和结构通过FESEM、EDS和XRD等表征手段测试出来结果证明:碳纤维表面被CuO纳米花阵列包裹着,且CuO纳米花是由直径约为10 nm的CuO纳米棒聚集而成的。将CuO/CFF复合材料直接制备成柔性电极,无需粘合剂固定,并用此电极通过电化学方法(循环伏安法和恒电位安培法)来检测葡萄糖浓度。结果证明:CuO纳米花阵列对葡萄糖直接氧化具有良好的电催化性能,在葡萄糖浓度为0.3μM~0.96 mM范围内,其灵敏度为6476.0μA mM-1 cm-2,这主要归因于氧化铜纳米花阵列与碳纤维的协同作用。并且,这种新型柔性无酶葡萄糖传感器具有良好的稳定性和选择性。这为基于碳布电极的新型柔性无酶生物传感器的构建提供一种简单的方法。(2)基于碳布表面上生长MnO2纳米棒阵列的柔性无酶葡萄糖传感器以KMnO4为原料,利用水热法在160℃低温条件下,先在碳纤维表面生长MnOOH纳米棒阵列,再经过300℃退火2 h,成功在碳布表面上直接生长MnO2纳米棒阵列(MnO2/CFF)。通过XRD表征可以知道,单斜晶系的MnOOH纳米结构转化为正方晶系的MnO2纳米结构;通过FESEM和TEM表征手段,结果表明,碳纤维表面被MnO2纳米棒阵列包裹着,且MnO2纳米棒直径为30-100 nm,长度为5-10μm。将MnO2/CFF复合材料直接制备成柔性电极,再借助恒电位安培法和循环伏安法等电化学测试来探测葡萄糖的含量。结果证明:MnO2纳米棒阵列对葡萄糖直接氧化具有良好的电催化性能,在葡萄糖浓度为2.5μM~3.96 mM范围内,其灵敏度为1650.6μA mM-1 cm-2,并且具有良好的稳定性和选择性。这为基于碳布电极的新型柔性无酶生物传感器的构建提供一种简单的新方法。(3)基于碳布表面上生长MnOOH纳米棒阵列的柔性的无酶H2O2传感器利用水热法在160℃低温条件下,首次在碳纤维表面上直接生长MnOOH纳米棒阵列(MnOOH/CFF)。FESEM和TEM测试表明,碳纤维表面均匀生长着MnOOH纳米棒阵列,且MnOOH纳米棒的直径为100-200 nm,长度为5-10μm。将MnOOH/CFF复合材料直接制备成柔性电极,并用循环伏安法和恒电位安培法等电化学方法来检测H2O2浓度。结果证明:MnOOH纳米棒阵列对H2O2直接还原具有良好的电催化性能,在H2O2浓度为0.02 mM~9.67 mM范围内,其灵敏度为692.42μA mM-1 cm-2,这主要归因于MnOOH纳米棒阵列与碳纤维的协同作用。而且,这种新型柔性无酶H2O2传感器还具有良好的稳定性和选择性。