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由于与人类健康、环境、食品安全等领域息息相关,生物传感器技术在近几年得到了广泛的关注及快速的发展。在众多类型的生物传感器中,电化学生物传感器因其性能稳定、操作简便、成本较低等特点成为最有希望进行产品转化的一类生物传感器。然而,在产品转化过程中,该类生物传感器仍面临传感灵敏度不高和抗干扰能力弱的挑战。决定电化学生物传感器性能的主要因素在于核心电极材料的物化特性。在众多的传感材料中,普鲁士蓝(Prussian Blue,PB)因其优越的电催化活性和抗干扰性能被广泛的应用于电化学生物传感器的制备。但其合成反应速率过快,微结构难以控制,导致所制备的膜性能较低。为提高PB的检测性能,针对PB微观形貌难控的问题,本文使用模版辅助自组装法制备规则形貌的PB膜,采用高电导率材料石墨烯定向地与PB膜进行结合,构建高度均一的规则纳米结构复合薄膜,并检测了该薄膜对过氧化氢(H2O2)的电催化性能;在制备的复合材料薄膜基础上采用合适的交联方法装载多种生物酶,构建多种酶生物传感器并系统研究了其传感性能;此外,为进一步探索普鲁士蓝类材料在电化学生物传感器领域的应用,制备了以普鲁士蓝类似物为前驱体的氧化铜纳米线生物传感器并评价其电催化传感性能。主要内容如下: 1.基于石墨烯/普鲁士蓝单层网格结构的过氧化氢传感器 利用自组装技术在软模板的辅助下制备具有均一孔结构的PB纳米网格薄膜,并将石墨烯定向沉积在PB网格形成的纳米孔内,制备规则网格结构的石墨烯/PB(tG/PB)复合材料薄膜,构建高性能的H2O2传感器。当石墨烯沉积时间为250 s时,沉积量最合适,此时的复合修饰薄膜的阻抗大大降低,检测性能最佳。该H2O2传感器的性能参数为:检测灵敏度为591.69μA·mM-1·cm-2,检测范围为0-0.19 mmol/L。 2.基于石墨烯/普鲁士蓝单层网格结构的酶传感器 为满足实际的检测需求,本文在制备的tG/PB修饰薄膜上固定硅烷改性后的几种生物酶来构建高性能的酶生物传感器。实验结果表明,在-0.05 V的检测电压下,检测性能为:对葡萄糖、谷氨酸钠、乳酸钠的检测灵敏度分别为162、93、70μA·mM-1·cm-2,线性范围分别为0.01-0.8 mmol/L、0.01-0.2 mmol/L、0.01-0.09 mmol/L。另外,所制备的酶生物传感器具有优秀的抗干扰能力。 3.以普鲁士蓝类似物为前驱体的氧化铜纳米线传感器 为进一步探索普鲁士蓝类材料在生物传感器方面的应用,本文使用自组装的方法制备铜铁普鲁士蓝类似物(CPB)薄膜,通过热处理得到氧化铜纳米线修饰薄膜。实验结果表明,修饰膜最佳制备条件为:沉积液浓度0.01 mol/L,自组装层数60层,热处理温度350℃,热处理时间100 min。在最佳条件下制备的修饰电极对H2O2的检测灵敏度为183μA· mM-1 cm-2,检测范围0.01-20 mmol/L。