贵金属-TiO<,2>纳米复合电极的制备及生物电化学传感性能研究

• 作 者: 崔虎成
• 机 构: 黑龙江大学
• 出 处: 黑龙江大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 二氧化钛 纳米材料 电荷传输 光催化 生物电化学

纳米TiO₂因其具有光活性好、光催化效率高、无毒、氧化能力强等优点而成为最为理想的半导体光电材料之一,而且,纳米TiO₂在生物电化学领域中的应用也是世界上近年来的研究热点之一。但在研究过程中,如何设计合成同时具备高晶化度、大比表面积的锐钛矿相为主的TiO₂纳米晶是获得高灵敏度的酶生物电化学传感性能的关键。本论文主要是针对贵金属修饰的改性纳米TiO₂与酶复合电极的制备及其生物电化学传感性能进行了研究。努力实现纳米技术、生物传感技术和生物科学技术的三者有机结合。主要内容及结论如下:采用介孔二氧化硅修饰的高晶化度,大比表面积修饰的纳米二氧化钛,并通过光还原法合成了Au纳米粒子修饰的纳米SiO₂-TiO₂复合物（Au/SiO₂-TiO₂）,利用这些材料作为酶电极的基质材料,构建了辣根过氧化物酶（HRP）及葡萄糖氧化酶（GOx）电极,包括HRP（GOx）/TiO₂/GC电极,HRP（GOx）/SiO₂-TiO₂/GC电极,HRP（GOx）/Au/SiO₂-TiO₂/GC电极等,并通过交流阻抗和循环伏安等一系列电化学手段对各种酶电极进行电化学表征,证实了经过介孔二氧化硅修饰的高晶化度和大比表面积纳米TiO₂为酶的固定提供了适宜的平台,有利于生物活性酶的固定化和酶与电极之间电荷传输。当复合材料（SiO₂-TiO₂）在经过纳米Au的修饰之后,Au/SiO₂-TiO₂复合物更加速了HRP（GOx）与玻碳电极之间的直接电子传递行为,为探索研制非媒介体型的酶传感器提供了思路并创造了条件。同时,本文初步探讨了碳纳米管（CNTs）与二氧化钛（TiO₂）的复合。通过碳纳米管与纳米二氧化钛复合从而获得具有更高的晶化度、更大的比表面积和更加优良的电荷传输性能的纳米二氧化钛基材料,并通过光还原法合成Au纳米粒子修饰的CNTs-TiO₂复合物（Au/CNTs-TiO₂）,并将复合物用于辣根过氧化物酶（HRP）电极的构建（HRP/Au/TiO₂/GC,HRP/Au/CNTs-TiO₂）.通过交流阻抗技术以及循环伏安等电化学的检测手段,可以证明其该酶传感器表现出优良的生物相容性和高的传感性能。以至于所构建的新型复合生物电化学电极表现出较高的生物传感性能。本论文的研究将为设计合成高性能的酶传感器提供实验和理论基础。