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在倡导绿色化学理念的时代背景下,化学检测与控制技术在科学研究、工农业生产及环境保护等很多领域中得到广泛的应用。生物传感器是在化学传感器的基础上发展起来的新型传感器,具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、稳定性好、能在复杂体系中进行快速、在线连续检测等优点。尤其纳米科技的应用进一步提高酶生物传感器,使其具有高度自动化、微型化与集成化等特点。第三代生物传感器是近年来研究的热点,尤其是氧化还原型酶蛋白与电极之间的直接电子转移。 但是,酶蛋白活性中心埋藏于蛋白质内部和酶在电极表面易变性使直接电子转移难以进行。所以寻找合适的固定酶方法和较理想的电极材料是研究的重点。随着纳米技术的蓬勃发展,选用纳米材料为电极载体,不仅可以增加酶的固定量和测试的稳定性,而且还可以提高酶的催化活性和酶电极的电流响应。 炭气凝胶(CA)是具有纳米量级连续结构的新型非晶固态材料。CA具有纳米孔洞可控、密度范围较宽、比表面积较高和导电性能良好等优点,是理想的电极材料。 磷酸锆(ZrP)是近些年发展起来的一类新型多功能介孔材料,本身具有固体酸催化功能和层内空间(可作为催化剂反应器),加之其具有良好的化学、热稳定性、机械强度和较好的生物相容性,在做载体材料方面有很大的应用前景。 金属氧化物(TiO2)由于其独特的物理化学性能,在催化剂载体、半导体、太阳能转化材料、光催化剂、气体传感器、电容器等方面都有广泛的应用。有研究表明在酶传感器的电极表面修饰TiO2可以提高酶的的催化活性,进而有望在生物传感器中得到应用。 本论文具体研究的内容: 1、采用传统方法合成炭气凝胶。分别研究表面活性剂及用量、溶剂水量、催化剂量和甲醛量对合成的炭气凝胶形貌的影响,并选择其中符合预计设想的载体材料用其固定葡萄糖氧化酶修饰玻碳电极,进行崮接电化学性能和电催化性能的研究。 2、采用不同的方法制备ZrP-CA复合载体,对合成的不同载体的形貌进行表征和对比。从对比中探索合成复合载体的最佳方法。用复合载体固定葡萄糖氧化酶修饰玻碳电极,对其电化学性能进行研究。 3、利用过氧化氢酶(CAT)在室温下启发合成具有纳米结构的TiO2(CAT)载体,并在合成过程中,将葡萄糖氧化酶(GOD)加入反应体系,得到载酶材料GOD/TiO2(CAT),并对该电极材料进行循环伏安测试和葡萄糖的催化性能测试。