葡萄糖氧化酶在石墨烯-纳米氧化锌修饰玻碳电极上的直接电化学及对葡萄糖的生物传感

摘要糖尿病因能引起身体多系统的损害而成为威胁全球人类健康的疾病之一。

糖尿病患者在日常生活中，需要长期规律地监控血糖浓度从而降低持续高血糖引起的并发症发病几率，因此研发高效、可靠的葡萄糖传感器非常重要。

目前，市售的血糖仪为酶基葡萄糖电化学传感器，该类传感器所使用试纸的活性物质为葡萄糖氧化酶，酶作为价格昂贵的生物活性分子且固定化过程复杂使得该类传感器的成本颇高，因此人们尝试用各种金属及碳材料等构建价格低廉、稳定性好的无酶葡萄糖电化学传感器，以期替代酶基葡萄糖电化学传感器。

近些年，有部分研究工作致力于将金属有机骨架化合物（MOFs）用作硬模板或前驱体，以制备具有优异电催化氧化葡萄糖活性的MOFs衍生材料。

但此类材料大多为粉体，需采用粘结剂将其涂覆于传统电极上制备成工作电极，导致制备复杂、电活性材料易脱落、稳定性也较差。

鉴于此，本论文以泡沫镍为基材，利用水热合成法，在其上原位生长了Ni-MOF，并以此为模板制备出自支撑的Ni@C纳米片电极及CuNi@C电极，将其用于构建无酶葡萄糖传感器并对其性质进行研究。

以下为本论文的主要研究结果：（1）通过水热合成、热解两个步骤制备了自支撑Ni@C纳米片电极，该电极具有三维多级孔道结构，在葡萄糖的无酶检测方面表现出优异的电催化活性。

研究结果显示，该电极检测葡萄糖的灵敏度高达32.7944 mA·mM−1·cm−2，明显优于某些镍基材料电极，线性范围为0.15 μmol·L−1~ 1.475 mmol·L−1，检出限低至50 nmol·L−1，并且该电极对葡萄糖表现出良好的选择性，且具有较好的重现性、长期稳定性及抗氯离子毒化性能。

此外，研究结果显示自支撑Ni@C纳米片电极可用于人体血清样品的实际检测，并且测定结果具有较高的准确度和精密度。

（2）在自支撑Ni@C纳米片电极的基础上，通过恒电位电沉积的方法制备了自支撑CuNi@C电极，Cu纳米颗粒均匀生长于电极表面，由于Cu与Ni之间的协同催化作用，该电极具有优异的无酶葡萄糖传感性能。

无酶葡萄糖传感器工作原理概述随着糖尿病患者数量的不断增加，葡萄糖传感器的研究越来越受到关注。

传统的葡萄糖传感器主要是基于酶促反应的方法，但是酶促反应方法存在使用寿命短、易受交叉反应等问题。

无酶葡萄糖传感器的研究变得越来越受到关注。

无酶葡萄糖传感器主要是基于材料的传感器，可以解决酶传感器的使用寿命短、易受干扰等问题。

无酶葡萄糖传感器主要使用的是葡萄糖氧化物和电极材料。

原理无酶葡萄糖传感器的工作原理主要是基于两个方面：葡萄糖的氧化反应和电极的催化反应。

第一个方面是葡萄糖的氧化反应。

在传统的酶传感器中，酶被用于加速葡萄糖的氧化反应。

无酶传感器则不需要酶，而是使用一种被称为葡萄糖氧化物的物质，其可以将葡萄糖氧化成氢离子和电子。

葡萄糖氧化物的化学反应如下:C6H12O6 + 2H2O + O2 → 6H+ + 6e- + CO2第二个方面是电极的催化反应。

电极催化反应也被称为电催化反应，其是指在电极表面进行的催化反应。

最常用的电极材料是白金（Pt），其是一种优秀的电极催化剂。

在无酶葡萄糖传感器中，电子和氢离子在电极上催化反应，得到电流。

电催化反应的化学反应如下:2H+ + 2e- → H2基于这两个方面，无酶葡萄糖传感器的工作原理如下：葡萄糖氧化物被放置在电极表面。

当葡萄糖进入传感器时，氧化反应开始发生，产生的电子被传递到电极表面。

在电极表面，电子和氢离子反应，产生的电流反映了葡萄糖浓度的变化。

优点1. 使用寿命长：酶在高温下或长时间使用后容易失活，从而影响传感器的使用寿命。

无酶葡萄糖传感器则没有酶，不易失活，因此使用寿命更长。

2. 抗干扰性强：酶传感器易受干扰因素的影响，导致准确度降低。

无酶葡萄糖传感器使用材料作为传感器，因此抗干扰性更强，准确度更高。

3. 同时检测多种物质：无酶传感器可以通过更换不同的电极材料来检测多种物质，而酶传感器则只能检测一种物质。

4. 设计灵活：无酶传感器的设计相对灵活，可以底部电极、顶部电极等多种方式，不需要局限于酶传感器的设计。

纳米ZnO基葡萄糖生物传感器
丁一;康卓;张跃
【期刊名称】《新材料产业》
【年(卷),期】2015(000)003
【摘要】近年来，随着纳米材料的合成工艺与表征技术的飞速发展，研究者们将目光更多地集中在利用功能纳米材料提升生物传感器的性能。

在众多纳米材料中，氧化锌（ZnO）被视为是极具潜力的候选者之一。

【总页数】6页(P22-27)
【作者】丁一;康卓;张跃
【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院;北京科技大学材料科学与工程学院;北京科技大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【相关文献】
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5.D-葡萄糖直接发酵产生维生素C前体——2-酮基-L-古龙酸Ⅲ.SCB3058对2,5-二酮基-D-葡萄糖酸到2-酮基-L-古龙酸的转化
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电化学传感器的应用及发展前景work Information Technology Company.2020YEAR苏州大学研究生考试答卷封面考试科目：仪器分析考试得分：________________ 院别：材料与化学化工学部专业：分析化学学生姓名：饶海英学号： 20114209033授课教师：考试日期： 2012 年 1 月 10 日电化学传感器的应用研究摘要：随着电分析技术的发展，电化学传感技术越来越成为生命科学、临床诊断和药学研究的重要手段之一。

本文主要介绍了电化学发光免疫传感器，电化学DNA传感器、电化学氧传感器、纳米材料电化学传感器的基本概念、原理，以及这些传感器在各领域的应用。

关键词:电化学传感器免疫传感器传感器电化学传感技术的核心是传感器。

传感器能感受(或响应)规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。

传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的电子线路所组成，是将一种信息能转换成可测量信号(一般指电学信号)的器件。

传感器可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。

本文以化学传感器尤其是电化学传感器进行研究。

电致化学发光(Electrogenerated chemiluminescence)，也称电化学发光(Electrochemiluminescence)，简称ECL，是通过电极对含有化学发光物质的体系施加一定的电压或通过一定的电流，电极氧化还原产物之间或电极氧化还原产物与体系其它共存物质之间发生化学反应并生成某种不稳定的中间态物质，该物质分解而产生的化学发光现象。

电致化学发光技术是电化学与化学发光相结合的检测技术，该技术既集成了发光与电化学分析技术的优点，又具有二者结合产生的可控性、选择性、重现性好、灵敏度高、检测限低及动力学响应范围宽等新优势[ 1~3 ]。

电化学传感器可分为以下几个类型。

①吸附型：通过吸附方式将修饰物质结合在电极表面得到的修饰电极为吸附型化学修饰电极。

D O I :10.3969/j.i s s n .1001-5337.2023.4.099 *收稿日期:2023-02-11基金项目:山东省自然科学基金(Z R 2022M B 115,Z R 2022M B 139).第一作者:王凤翔,男,1979-,博士,讲师,硕士生导师;研究方向:传感器的构建及应用;E -m a i l :w a n g f e n g x i a n g @q f n u .e d u .c n .通信作者:吕晓霞,女,1977-,博士,副教授,硕士生导师;研究方向:电化学分析及催化;E -m a i l :x i a o x i a l v 0635@163.c o m.基于N i -MO F @R G O 修饰玻碳电极的电化学法无酶检测血液中的葡萄糖*王凤翔, 郭新杰, 王 云, 田佳阳, 王 萍, 吕晓霞(曲阜师范大学化学与化工学院,273165,山东省曲阜市) 摘要:选用一种水热法制备的金属有机骨架材料N i -MO F ,将其与还原氧化石墨烯(R G O )复合,修饰在玻碳电极(G C E )表面,构建了用于葡萄糖检测的无酶传感器.以N i -MO F @R G O /G C E 为工作电极,A g /A g C l 为参比电极,铂丝为对电极,将该三电极系统置于含有葡萄糖的标准碱性溶液中,于0.3~0.7V 内进行扫描,记录葡萄糖的响应氧化还原电流.结果显示,葡萄糖的浓度在1~80μM 以内与其对应的峰电流呈良好线性关系,检出限为0.36μM (S /N=3).基于N i -MO F @R G O 修饰电极对50μM 葡萄糖标准溶液平行测定5次,测定值的相对标准偏差为4.3%.对血清进行加标回收试验,葡萄糖的回收率为96.4%~104.6%.关键词:镍-金属有机骨架材料;葡萄糖;电化学法;无酶检测中图分类号:O 657.1 文献标识码:A 文章编号:1001-5337(2023)04-0099-060 引 言糖尿病是一种由于葡萄糖代谢紊乱而无法治愈的慢性疾病,也会导致许多危及人类生命的并发症,早期诊断糖尿病是成功治疗的关键[1].因此,开发实时㊁快速㊁高灵敏度的葡萄糖传感器具有重要意义.目前,已经建立了许多检测葡萄糖的方法.电化学方法因其简单㊁低成本和高灵敏度而被认为是最有效㊁适用于葡萄糖检测的方法之一[2].葡萄糖氧化酶传感器起先被应用于葡萄糖的分析检测,但是,酶电极因为具有生物方面内在的不确定性,传统的葡萄糖氧化酶在制造过程中可能受多种因素影响而导致化学变形,影响存储和使用.比如在p H 值低于2或p H 值高于8的环境以及40ħ以上都能导致葡萄糖氧化酶活性的丧失.因此,开发无酶葡萄糖传感器成为目前的研究热点之一[3].金属有机骨架材料(MO F s)作为一种备受关注的功能材料,由金属离子/簇和有机连接体组成,在催化㊁储能和传感器等领域得到了广泛的应用,其中导电MO F s 由于其高导电性和大孔隙体积,在水电解㊁超级电容器等应用中得到了广泛研究[4-5].迄今为止,科研工作者们也利用MO F s 及其复合材料作为传感器构建元件,增进对物质检测的选择性和灵敏度,包括对一些无机物和有机物及许多的药物分子㊁生物分子的检测[6].在无酶葡萄糖检测方面镍基MO F (N i -MO F )也有相关报道.庞欢课题组[7]通过水和乙醇的混合溶解热法制备了N i -MO F 纳米带,并成功修饰到玻碳电极上实现了葡萄糖的无酶检测.孙旭平团队[8]通过水和N ,N -二甲基甲酰胺作为反应体系,通过溶剂热法制备了N i -MO F 纳米球,同样实现了修饰到玻碳电极上并对葡萄糖进行了无酶检测,获得了较好的检测结果.但是他们在MO F s 制备过程都用到了有机试剂,难免会带来一定的污染问题.另外,石墨烯是一种极薄的纳米材料,具有稳定性高㊁导电率高㊁比表面积大等优点,可用作灵敏传感材料,在电化学分析检测方面应用广泛[9-10].本试验借助MO F s 与石墨烯两者优势,选用一种通过水热法制备的金属有机骨架材料N i -MO F 材料与还原氧化石墨烯(R G O )结合进行玻碳电极的修饰,利用N i -MO F 多孔富集及电化学活性和第49卷 第4期2023年10月 曲阜师范大学学报J o u r n a l o f Q u f u N o r m a l U n i v e r s i t yV o l .49 N o .4O c t .2023Copyright ©博看网. All Rights Reserved.R G O的高电子传导率构建无酶葡萄糖传感器.该电极合成方法简单㊁成本低㊁灵敏度高㊁重现性好,能够实现对血糖的检测,在电化学传感器领域具有一定的应用价值.1试验1.1仪器与试剂C H I660E电化学工作站,M i n i F l e x600型X射线粉末衍射仪,J E M-2100P L U S型透射电镜,N E X-U S-470型红外光谱仪,G F L-70型恒温鼓风干燥箱,M S-H-P r o大龙磁力搅拌器,M i l l i-Q纯水仪.多聚甲醛㊁1,3,5-三甲基苯㊁氢溴酸㊁乙酸㊁亚氨基二乙酸乙酯㊁无水碳酸钾㊁乙腈㊁氢氧化钾㊁氢氧化钠㊁4,4-联吡啶㊁硝酸钾㊁氯化钙㊁氯化镁㊁葡萄糖㊁多巴胺(D A)㊁抗坏血酸(A A)㊁尿酸(U A)㊁乳糖(L a c)㊁果糖(F r u)㊁蔗糖(S u c)及其他所用试剂均为分析纯,试验用水为超纯水(18MΩ㊃c m). 1.2仪器工作条件以不同材料修饰的玻碳电极为工作电极,A g/A g C l为参比电极,铂丝为对电极,电解质为0.1M N a O H溶液,扫面范围为0.3~0.7V,所有的电化学测试均在室温下进行.1.3试验方法1.3.1 N i-MO F的合成2,4,6-三甲基-1,3-间苯二亚氨基二乙酸配体(H4L)按吕等报道的方法合成[11],合成步骤如图1所示.图1 H4L配体合成路线图[11]1.3.2还原氧化石墨烯的制备根据改进的H u mm e r s法[12],由石墨粉制备氧化石墨烯(G O),然后按照文献制备还原氧化石墨烯(R G O)[13].具体操作步骤如下:称取0.1g G O超声分散于20m L水中得到G O的分散液,再向分散液中缓慢加入0.2g N a B H4;将混合物在90ħ搅拌24h,然后真空抽滤,并用蒸馏水反复洗涤,得到的固体再次分散于少量水中,经冷冻干燥得R G O.1.3.3玻碳电极活化将玻碳电极(G C E)在麂皮上分别用0.2~0.5μm 的A l2O3粉和0.02~0.05μm的A l2O3粉抛光,分别用无水乙醇溶液和超纯水在超声波清洗机中超声清洗3m i n,最后用氮气吹干备用.1.3.4工作电极的制备超声分散获得还原氧化石墨烯的乙醇悬浊分散液(6m g/m L),移取5μL该悬浊液滴涂到已活化的玻碳电极表面,待其自然晾干,获得R G O/G C E 电极.将2m g N i-MO F粉末分散于2m L0.05w t% N a f i o n溶液中,超声20m i n后得到均相悬浮液,量取5μLN i-MO F悬浮液滴涂在R G O/G C E电极表面,室温下自然晾干,得到工作电极(N i-MO F@ R G O/G C E).为了对比,量取5μLN i-MO F悬浮液直接滴涂到活化后的玻碳电极,室温下自然晾干,获得N i-MO F/G C E电极.1.3.5葡萄糖的测定血清由曲阜师范大学校医院提供,且均为健康人体空腹血清样本.先将血清在4000~5000r/m i n 下离心5m i n,取上清液100μL加入到10m L电解液中,磁力搅拌均匀后,在三电极工作体系中进行检测,得葡萄糖的峰电流.2结果与讨论2.1 N i-MO F和R G O的表征N i-M O F的粉末衍射和R G O的透射电镜图见001曲阜师范大学学报(自然科学版)2023年Copyright©博看网. All Rights Reserved.图2.图2(a )显示,所制备的N i -M O F 的粉末衍射图谱与模拟数据图谱完全一致[11],说明所得产物为目标M O F ,便于检测物的富集.图2(b)显示所制备R G O 较薄,表明制备成功,便于电子的传递和信号放大[9].图2 N i -MO F 和R G O 的表征2.2 N i -MO F 和N i -MO F@R G O 制备电极的电化学表征在浓度为0.1M N a O H 溶液中对裸玻碳电极(G C E )㊁N i -M O F 修饰电极(N i -M O F /G C E )和N i -M O F @R G O 修饰电极(N i -M O F @R G O /G C E )进行电化学行为的考察,并作出相应的循环伏安曲线,比较不同电极的电流响应,电位控制在0.3~0.7V 范围内.另外,不同电位扫描速率对N i -M O F @R G O /G C E 的电化学行为也被考察.结果如图3所示.由图3(a )可知G C E 几乎没有表现出氧化还原峰,说明G C E 在0.1M N a O H 溶液中没有电化学活性.而N i -MO F /G C E ,在0.1M N a O H 溶液中出现一对定义良好的电化学氧化峰和还原峰,分别在0.55V 和0.50V.这可能归结于N i -MO F 化合物具有良好的多孔结构和较大的比表面积,良好的导电性能和电催化性能.而在R G O 的存在下,N i -MO F @R G O /G C E 对比N i -MO F /G C E 在N a O H 溶液中的循环伏安曲线呈现整体增大的趋势,这可能归结于R G O 与N i -MO F 化合物之间有协同效应,表明R G O 修饰在电极上之后对电子的高传导能力可增强信号强度.在碱性条件下氧化反应二价N i 转变成三价N i 很容易发生,因此循环伏安曲线中氧化还原峰对应的二价/三价金属镍离子在修饰电极上也进行了相应的氧化还原反应[1],其机理如下:[N i (Ⅱ)-MO F ]-+2O H -ң[N i (Ⅲ)(O )(O H )-MO F ]2-+H 2O +e -.图3 不同修饰电极的电化学行为和扫速对N i -MO F @R G O 修饰电极的影响从图3(b )可以看出,N i -MO F@R G O /G C E 的一对特征氧化还原峰随着扫描速率从0.05V /s 增加到0.90V /s 呈现逐渐增大的趋势.N i -MO F@R G O 修饰电极的还原峰电位(E p c )随着扫速不断增大往负方向移动,氧化峰电位(E p a )随着扫速的不断增大往正方向移动,电位差(әE p )增大,表明N i -MO F @R G O 修饰电极表面发生的电化学反应为准电子转移动力学过程行为[14].如图3(c )所示,对不同扫速下最高峰电流和电位扫描扫速平方根所做的拟合结果显示,氧化峰和还原峰电流均与电位扫描速率的平方根呈正比关系.由反应动力学理论,可判断N i -MO F@R G O 修饰电极在0.1MN a O H101第4期 王凤翔,等:基于N i -MO F @R G O 修饰玻碳电极的电化学法无酶检测血液中的葡萄糖Copyright ©博看网. All Rights Reserved.溶液中发生电化学反应的快慢是受表面扩散控制过程而非吸附过程控制[14].2.3 R G O 用量对N i -M O F @R G O 修饰电极的影响在制作N i -MO F @R G O 修饰电极的过程中,对比考察了修饰在电极上的R G O 的用量对其电化学响应的影响,其结果如图4所示.由图4可知,随着R G O 乙醇溶液的浓度从2m g /m L 到6m g /m L ,N i -MO F @R G O 修饰电极的特征氧化还原峰峰均在增大,尤其当R G O 浓度为6m g /m L 时达到最大值,而当继续增大到7m g /m L 时,呈下降趋势.说明R G O 的用量存在最佳用量.图4 不同用量的R G O 对修饰电极的影响(1~6分别代表2㊁3㊁4㊁5㊁7㊁6m g/m L 的R G O 用量)2.4 葡萄糖的电化学行为室温条件下,采用标准的三电极体系,铂丝电极为对电极,A g /A g C l 电极为参比电极,裸玻碳电极或不同的修饰电极为工作极.电位扫描范围为0.3~0.7V ,扫描速率为0.1V /s ,分别在含有20μM 葡萄糖的0.1M N a O H 溶液中进行循环伏安测试,考察N i -MO F@R G O 修饰电极对葡萄糖的电化学行为,结果如图5所示.说明葡萄糖的存在可明显影响N i -MO F @R G O 修饰电极的电化学行为,利用此信号的变化可制备用于葡萄糖的传感器.图5 不同电极对葡萄糖响应的循环伏安图(1)N i -MO F@R G O /G C E ,0.1M N a OH 溶液(20μM 葡萄糖);(2)N i -MO F @R G O /G C E ,0.1M N a OH 溶液;(3)G C E ,0.1M N a OH 溶液(20μM 葡萄糖)2.5 标准曲线和检出限配制含有不同浓度葡萄糖的0.1M N a O H 溶液作为电解质溶液,其中葡萄糖的浓度分别为0㊁1㊁5㊁10㊁20㊁40㊁60㊁80μM.以铂丝电极为对电极,A g /A g C l 电极为参比电极,N i -M O F@R G O 修饰电极为工作极.电位扫描范围为0.3~0.7V ,扫描速率为0.1V /s ,分别在含有不同葡萄糖的0.1M N a O H 溶液中进行循环伏安测试.以葡萄糖浓度为横坐标,其对应的响应电流的峰电流为纵坐标绘制标准曲线,结果如图6(b )所示.由图6可知,葡萄糖浓度在1~80μM 以内与其对应的响应峰电流呈良好的线性关系,将葡萄糖浓度对峰电流差值(加入葡萄糖后的峰电流与未加葡萄糖时峰电流的差值)进行拟合,其线性回归方程为ΔI (μA )=0.03C (μM )+0.53(R 2=0.983),以3倍信噪比(S /N )计算出检测限为0.36μM [15].该结果与所报道的镍基无酶葡萄糖传感器相比[16-18],检测范围上要更宽,最小检出限更低,能够作为一种性能优异的无酶葡萄糖传感器应用于葡萄糖检测.图6 不同浓度葡萄糖对应的电化学信号变化201 曲阜师范大学学报(自然科学版) 2023年Copyright ©博看网. All Rights Reserved.2.6精密度试验按照1.3.4节制备5个相同的N i-MO F@R G O 修饰电极,并对50μM的葡萄糖标准氢氧化钠溶液进行测定,测定值的相对标准偏差(R S D s)为4.8%,表明该方法修饰的电极具有较好的再现性.用N i-MO F@R G O修饰电极对50μM的葡萄糖标准氢氧化钠溶液平行测定5次,测定值的R S-D s为4.3%,表明该方法的重现性较好.2.7干扰试验在含有50μM葡萄糖(G l u)的0.1M N a O H溶液中加入50μM抗坏血酸(A A)㊁多巴胺(D A)㊁尿酸(U A)㊁果糖(F r u)㊁蔗糖(S u c)㊁乳糖(L a c)和钾钙镁离子,以1.2节的工作条件,用N i-MO F@R G O 修饰电极进行测定,结果如图7所示.结果表明,相同浓度的A A㊁D A㊁U A㊁F r u㊁S u c㊁L a c和钾钙镁离子对葡萄糖的检测几乎不产生干扰,N i-MO F@ R G O修饰电极具有一定的抗干扰能力.考虑实际人体中此类物质远低于葡萄糖的水平,说明该电极有望用于实际血液中的葡萄糖检测分析.图70.1M N a OH溶液中含50μM葡萄糖(G l u)和依次加入50μM干扰物时N i-MO F@R G O修饰电极的循环伏安曲线2.8样品分析按1.3.5节对所得血清样进行分析,并进行2个浓度水平的加标回收试验,重复测定5次,样品分析结果见表1,其中参考值为医院仪器测定结果.表1样品分析结果(n=5)样品测定值/μM加标量/μM测定总量/μM回收率/% 140.11048.396.444.8(参考值)2062.9104.6 251.31059.597.048.0(参考值)2073.4102.9由表1可知,用本方法测得的结果与医院仪器测定结果仍有差别,但基本接近;另外葡萄糖的回收率为96.4%~104.6%,说明本方法的准确度较好. 3结论本工作选用一种新的金属有机骨架材料N i-MO F,与还原氧化石墨烯结合,制备了N i-MO F@ R G O修饰的玻碳电极,基于该电极对葡萄糖的电化学响应,建立了电化学无酶检测葡萄糖的方法.该修饰电极所构建的无酶型葡萄糖传感器具有制备简单㊁灵敏度高㊁抗干扰能力强等优点,为葡萄糖的测定提供了一种实用和有效的方法.参考文献:[1]L U M X,D E N G YJ,L IY C,e t a l.C o r e-s h e l lMO F@MO F c o m p o s i t e s f o r s e n s i t i v e n o n e n z y m a t i c g l u c o s e s e n s i n g i n h u m a ns e r u m[J].A n a lC h i m A c t a,2020, 1110:35-43.[2]C H E N D D,T I A N L L,Y I N C Y,e t a l.D e c o r a t i o no fC u Sn a n o c a g e s w i t hi n t e r n a la n d e x t e r n a lC o(OH)2 n a n o s h e e t st o j o i n t l y p r o m o t ee l e c t r o c a t a l y t i ca c t i v i t y f o r t h eh i g h l y s e n s i t i v ed e t e c t i o no f g l u c o s e[J].S e n s o rA c t u a tB-C h e m,2020,323:128692.[3]A D E E L M,R A HMA N M M,C A L I G I U R I I,e t a l.R e-c e n t ad v a n ce s of e l e c t r o c h e m i c a l a n d o p t i c a l e n z y m e-f r e eg l u c o s e s e n s o r s o p e r a t i n g a t ph y si o l o g i c a l c o n d i t i o n s[J].B i o s e n sB i o e l e c t r o n,2020,165:112331.[4]T A J I KS,B E I T O L L A H IH,N E J A DFG,e t a l.R e c e n-t e l e c t r o c h e m i c a la p p l i c a t i o n s o f m e t a l-o r g a n i c f r a m e-w o r k-b a s e d m a t e r i a l s[J].C r y s t a lG r o w t h&D e s i g n, 2020,20:7034-7064.[5]WA N G K C,L IY P,X I EL H,e t a l.C o n s t r u c t i o na n da p p l i c a t i o no fb a s e-s t a b l e MO F s:ac r i t i c a lr e v i e w[J].C h e mS o cR e v,2022,51:6417-6441.[6]D A N I E L M,MA T H E W G,A N P O M,e t a l.MO Fb a s e de l e c t r o c h e m i c a l s e n s o r sf o r t h ed e t e c t i o no f p h y s i o l og i-c a l l y r e l e v a n tb i o m o l e c u l e s:A no v e r v i e w[J].C o o r d i nC h e m R e v,2022,468:214627.[7]X I A O X,Z H E N GSS,L IXR,e t a l.F a c i l e s y n t h e s i so f u l t r a t h i nN i-MO Fn a n o b e l t s f o rh i g h-e f f i c i e n c y d e t e r m i-n a t i o no f g l u c o s e i nh u m a n s e r u m[J].JM a t e rC h e mB, 2017,5:5234-5239.[8]Q I A O Y X,L I U Q,L U S Y,e ta l.H i g h-p e r f o r m a n c en o n-e n z y m a t i c g l u c o s ed e t e c t i o n:u s i n g ac o n d u c t i v eN i-301第4期王凤翔,等:基于N i-MO F@R G O修饰玻碳电极的电化学法无酶检测血液中的葡萄糖Copyright©博看网. 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CdS-石墨烯纳米复合物的原位制备及其生物传感电化学发光性能的开题报告1、研究背景、意义和现状随着纳米材料和生物电化学的发展，纳米复合材料在生物传感、电化学发光等方面的应用越来越广泛。

CdS是一种很好的半导体材料，可以通过光电化学反应来制备，它具有良好的光电性能和生物兼容性，被广泛应用于生物传感、成像、荧光分析等方面。

但是，CdS材料的光稳定性和量子效率较低，限制了其再生性和应用范围。

而石墨烯作为一种优良的材料，具有良好的电导率、机械强度、化学稳定性和生物相容性，被认为是提高该类材料性能的理想载体。

近年来，石墨烯与CdS纳米粒子的复合物在生物传感、化学传感、光电催化等领域得到了广泛的研究和应用，其性能表现出很好的前景。

目前，石墨烯与CdS多数为后期制备，且多数采用物理混合的方式，这种后期制备方式很容易引入外源杂质和损坏纳米粒子表面的有机分子，影响了CdS的光学性质和表面电荷密度分布，从而影响纳米材料的光电性能。

因此，如何采用合适的方法在原位制备石墨烯/CdS复合材料，并探究其合理性能与生物传感应用具有重大意义。

2、研究内容和方法本研究的主要内容是将C6H12N4S2铜离子作为Cd、S离子的前体，采用水热法在石墨烯表面原位合成CdS/石墨烯复合材料。

经过表征，分析并制备材料后，研究其生物传感电化学发光性能，探究CdS/石墨烯纳米复合物的电化学特性和光学性能，研究浓度和时间等对性能的影响。

同时，为了进一步探究CdS/石墨烯纳米复合物的生物传感应用，我们将该复合材料应用于葡萄糖传感器的制备中，研究其在生物传感方面的应用效果。

3、预期成果和意义本研究旨在合成CdS/石墨烯纳米复合材料，并研究其电化学特性和光学性能，为生物传感领域的研究提供一种新的材料选择。

预计得到下列几项成果：（1）成功合成CdS/石墨烯复合材料，并对其进行表征和分析；（2）系统研究复合材料的光电和电化学性质；（3）成功应用该复合材料于葡萄糖传感器，并探究其生物传感应用效果；（4）为探究并推广CdS/石墨烯纳米复合材料在生物化学、光学等方面的新应用提供实验基础和理论指导。

基于葡萄糖氧化酶-铂纳米粒子修饰的玻碳电极用于葡萄糖的检测王明星;何婧琳;陈传奇;曹忠【摘要】采用硼氢化钠作为还原剂制备铂纳米颗粒,并同时使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作保护剂,提高铂纳米溶胶粒子的稳定性,将制备好的铂纳米粒子与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的乙醇溶液混合,用溶胶-凝胶法1使葡萄糖氧化酶(GOD)固定于玻碳电极上,通过条件优化,完成葡萄糖电化学生物传感器(GOD-Pt/GCE)的制备.与未修饰铂粒子的电极相比,铂纳米粒子可以大幅度提高传感器的催化响应电流,加速了电子传递,电化学反应具有良好的可逆性.基于葡萄糖氧化酶-铂纳米粒子修饰的葡萄糖生物传感器显示出了良好的电化学传感性能,其检测线性范围为1.60× 10-5 ～2.40×10-3 mol/L,检测下限达到8.00×10-6 mol/L.传感器重现性、选择性与稳定性好、使用寿命较长,回收率在96.82％～101.29％之间,可应用于实际样品蜂蜜中葡萄糖含量的检测.【期刊名称】《化学传感器》【年(卷),期】2011(031)002【总页数】7页(P53-59)【关键词】葡萄糖氧化酶;铂纳米颗粒;生物传感器;葡萄糖;蜂蜜【作者】王明星;何婧琳;陈传奇;曹忠【作者单位】长沙理工大学化学与生物工程学院,电力与交通材料保护湖南省重点实验室,湖南长沙410004;长沙理工大学化学与生物工程学院,电力与交通材料保护湖南省重点实验室,湖南长沙410004;长沙理工大学化学与生物工程学院,电力与交通材料保护湖南省重点实验室,湖南长沙410004;长沙理工大学化学与生物工程学院,电力与交通材料保护湖南省重点实验室,湖南长沙410004【正文语种】中文0 引言葡萄糖是动植物体内重要的碳水化合物，是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产物，但血糖过高会引起糖尿病，继而诱发心血管、高血压、神经紊乱等多种病症，危害人的生命健康；而且糖尿病在我国的发病率较高，因此人体血液中葡萄糖的快速测定对糖尿病的临床诊断和治疗及相关生命科学领域都具有非常重要的意义[1]。