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糖尿病是一种慢性疾病，其患者已经在全球范围内广泛分布。特别是近年来，糖尿病已经成为一种常见病，尤其是在低收入地区，由于医疗水平不足，糖尿病的发病率更是急剧增加。糖尿病的发生与生物体内葡萄糖的含量有关，无论是对糖尿病的控制还是预防，及时而且准确的检测体内的葡萄糖浓度都是至关重要的。因此，能够准确且高效地检测葡萄糖含量的低成本传感器已经成为当前研究的关键方向。现有的电化学葡萄糖传感器可分为两类，其一是酶型葡萄糖传感器，其二是无酶葡萄糖传感器。尽管酶型葡萄糖传感器的灵敏度高，选择性好，但酶容易受环境的影响（如：温度、湿度、pH值）失去活性导致传感器失效。而无酶葡萄糖传感器的有效检测主要基于具有电催化活性的功能材料，其适用范围比酶型葡萄糖传感器广泛。无酶葡萄糖传感器具有成本低、响应快、灵敏度高、抗干扰能力强等多种优点，且不受氧气含量限制。因此，无酶葡萄糖传感器作为现有酶型葡萄糖传感器的替代品，在未来有巨大潜力。纳米材料的出现，引起无酶葡萄糖敏感材料的巨大革新，现在已经出现种类繁多的纳米材料，各类材料被应用于各种结构的电化学无酶葡萄糖传感器，以提高其电化学传感性能。各类材料中，碳纳米材料以及金属纳米材料，因为其优良的导电性、化学稳定性以及生物相容性，成为制备电化学无酶葡萄糖传感器的首选敏感材料。
本文以制备电化学无酶葡萄糖传感器为最终目的，以探索发现新的具有葡萄糖电催化活性的纳米功能材料为目标，研究了新型碳材料以及金属材料的纳米结构合成，并将所制备的功能材料应用于电化学无酶葡萄糖传感器。对所制备的各类葡萄糖敏感材料的形貌特征以及检测机理进行了分析和总结，并测试了所制备的对应无酶葡萄糖传感器的性能。详细的工作主要包括：
（1）采用沉淀法，以二水氯化铜与氢氟酸为原料，低成本地合成了六种不同微观形貌的Na2CuF4，并制备了Na2CuF4修饰的金电极，用于葡萄糖电化学检测。采用SEM表征了Na2CuF4的微观形貌，通过XRD以及ICP测试研究了所制备产物的化学成分。采用电化学方法表征所制备Na2CuF4的电催化性能，证明制备的Na2CuF4/Au电极比裸金电极具有更高的电催化性能，该葡萄糖传感器的检测限通过实验测得为0.5μM，三段检测范围分别为0.01mM到0.15mM、0.15mM到19.15mM、19.15mM到63.15mM，对应灵敏度分别为229.68μA·mM-1·cm-2、62.8μA·mM-1·cm-2、235.54μA·mM-1·cm-2。该电极灵敏度高，线性响应范围极宽，选择性好，稳定性好，特别的是，对人体液中的乳酸具有较高抗干扰能力。Na2CuF4与金的协同作用，很大程度地提高了传感器的综合性能。
（2）以牛血清白蛋白（BSA）模板，合成了Au-CuO/BSA/MWCNTs新型复合材料，并将其用于中性环境下葡萄糖的电化学检测，制备了Au-CuO/BSA/MWCNTs修饰的金电极。由于BSA的使用，复合材料固定在电极表面非常牢固，不需要使用额外的辅助材料进行固定。BSA带给复合材料的这些特性更适合于商业葡萄糖传感器的需求。采用SEM和TEM表征了复合材料的微观形貌，采用电化学方法表征所制备Au-CuO/BSA/MWCNTs的电催化性能。该葡萄糖传感器的检测限通过实验测得为5μM，检测范围为0.2mM到8mM，灵敏度为54.5μA·mM-1·cm-2。该电极灵敏度、线性范围适中，选择性好，稳定性好，可以在空气中长期保存，且能够在中性条件下检测葡萄糖。
（3）使Au与碳纳米角（SWCNH）表面以共价键的方式结合，制备了Au-oxSWCNHs复合材料，并用于修饰金电极，制备了电化学葡萄糖传感器。这种S-Au键的结合方式，使金纳米颗粒在SWCNH表面均匀分散且稳定结合。使用混酸对SWCNH进行了表面修饰，引入官能团，为其提供大量的化学活性结合位点。采用SEM观察了复合材料的微观形貌，使用拉曼光谱以D峰和G峰的强度比表征oxSWCNH的表面修饰程度，采用电化学方法表征所制备Au-oxSWCNHs的电催化性能。该葡萄糖传感器的检测限通过实验测得为0.72μM，两段检测范围分别为0.5mM到2mM、4mM到12mM，对应灵敏度分别为275.33μA·mM-1·cm-2、352.5μA·mM-1·cm-2。该电极灵敏度高，选择性好，响应快速，具有优良的葡萄糖电化学检测综合性能。利用磁控溅射以及光刻工艺在镀金聚酰亚胺薄膜上制作了Au-oxSWCNHs/Au柔性电极。
本文以制备电化学无酶葡萄糖传感器为最终目的，以探索发现新的具有葡萄糖电催化活性的纳米功能材料为目标，研究了新型碳材料以及金属材料的纳米结构合成，并将所制备的功能材料应用于电化学无酶葡萄糖传感器。对所制备的各类葡萄糖敏感材料的形貌特征以及检测机理进行了分析和总结，并测试了所制备的对应无酶葡萄糖传感器的性能。详细的工作主要包括：
（1）采用沉淀法，以二水氯化铜与氢氟酸为原料，低成本地合成了六种不同微观形貌的Na2CuF4，并制备了Na2CuF4修饰的金电极，用于葡萄糖电化学检测。采用SEM表征了Na2CuF4的微观形貌，通过XRD以及ICP测试研究了所制备产物的化学成分。采用电化学方法表征所制备Na2CuF4的电催化性能，证明制备的Na2CuF4/Au电极比裸金电极具有更高的电催化性能，该葡萄糖传感器的检测限通过实验测得为0.5μM，三段检测范围分别为0.01mM到0.15mM、0.15mM到19.15mM、19.15mM到63.15mM，对应灵敏度分别为229.68μA·mM-1·cm-2、62.8μA·mM-1·cm-2、235.54μA·mM-1·cm-2。该电极灵敏度高，线性响应范围极宽，选择性好，稳定性好，特别的是，对人体液中的乳酸具有较高抗干扰能力。Na2CuF4与金的协同作用，很大程度地提高了传感器的综合性能。
（2）以牛血清白蛋白（BSA）模板，合成了Au-CuO/BSA/MWCNTs新型复合材料，并将其用于中性环境下葡萄糖的电化学检测，制备了Au-CuO/BSA/MWCNTs修饰的金电极。由于BSA的使用，复合材料固定在电极表面非常牢固，不需要使用额外的辅助材料进行固定。BSA带给复合材料的这些特性更适合于商业葡萄糖传感器的需求。采用SEM和TEM表征了复合材料的微观形貌，采用电化学方法表征所制备Au-CuO/BSA/MWCNTs的电催化性能。该葡萄糖传感器的检测限通过实验测得为5μM，检测范围为0.2mM到8mM，灵敏度为54.5μA·mM-1·cm-2。该电极灵敏度、线性范围适中，选择性好，稳定性好，可以在空气中长期保存，且能够在中性条件下检测葡萄糖。
（3）使Au与碳纳米角（SWCNH）表面以共价键的方式结合，制备了Au-oxSWCNHs复合材料，并用于修饰金电极，制备了电化学葡萄糖传感器。这种S-Au键的结合方式，使金纳米颗粒在SWCNH表面均匀分散且稳定结合。使用混酸对SWCNH进行了表面修饰，引入官能团，为其提供大量的化学活性结合位点。采用SEM观察了复合材料的微观形貌，使用拉曼光谱以D峰和G峰的强度比表征oxSWCNH的表面修饰程度，采用电化学方法表征所制备Au-oxSWCNHs的电催化性能。该葡萄糖传感器的检测限通过实验测得为0.72μM，两段检测范围分别为0.5mM到2mM、4mM到12mM，对应灵敏度分别为275.33μA·mM-1·cm-2、352.5μA·mM-1·cm-2。该电极灵敏度高，选择性好，响应快速，具有优良的葡萄糖电化学检测综合性能。利用磁控溅射以及光刻工艺在镀金聚酰亚胺薄膜上制作了Au-oxSWCNHs/Au柔性电极。