金屬納米線陣列及石墨烯複合體系的酶生物感測器研究

《金屬納米線陣列及石墨烯複合體系的酶生物感測器研究》是依託東莞理工學院，由張敏擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：金屬納米線陣列及石墨烯複合體系的酶生物感測器研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張敏
• 依託單位：東莞理工學院

項目摘要

納米材料在酶生物感測器中的套用，不僅大大提升了酶生物感測器的性能，還拓寬了酶生物感測器的適用範圍。但是易失活、穩定性差、電子傳遞速率慢、壽命短等阻礙酶生物感測器發展的問題仍然存在。發展簡捷高效納米材料製備技術，集成不同納米材料的優點開發具有協同效應的複合材料是酶生物感測器發展的一個重要方向。本項目將金屬納米線陣列與石墨烯結合構建酶生物感測器。通過分析研究金屬納米線陣列和石墨烯之間的相互影響規律，製備出新型的金屬納米線陣列-石墨烯複合材料。探索複合納米材料在酶生物感測器中的作用機制，獲得規律性認識。並系統研究金屬納米線陣列-石墨烯複合材料修飾的酶電極的構建條件、構建方式等對酶電極的固定化效率、固載量、電催化作用及穩定性等的影響。該研究對於探索複合納米材料的製備，發展新型的酶生物感測器提供了理論指導和實驗基礎，並為生物研究和臨床檢驗提供一種簡單、快速和準確的方法。

結題摘要

本項目將納米加工技術與電化學方法相結合，完善納米模板的製備工藝，獲得製備金屬納米線陣列的最佳工藝條件。製得的納米線直徑統一，排列有序，長度可由循環周次可控。該製備方法簡單，無需濺射工藝，整個流程時間短，合成條件在常態下就可以進行，因此成本低廉。研製和開發了基於納米材料的高靈敏度、高選擇性和實時線上檢測的新型電化學感測器，將製備的電化學感測器分別對葡萄糖、H2O2、NO2-、鹼基及酚類等進行檢測，可在低電位下具有較高的靈敏度、較低的檢測下限以及快的回響速度，並能很好的套用於實際樣品的檢測；基於金屬及合金納米線陣列開發了兩種高性能醇類燃料電池陽極催化劑，分別研究了鈀鎳合金（Pd-Ni）納米線電極及nano-Pt/Pd 納米線電極對乙醇的電催化活性，結果表明，與Pd納米線相比，兩種合金納米線對乙醇具有更好的催化活性，展示了兩種複合納米線電催化性能的協同作用；開發了一種簡單、快速、綠色及普適性較強的電氧化法，實現從廉價石墨紙製備塊狀三維石墨烯，初步實現具有高性能的塊狀三維石墨烯的大面積製備，並系統研究了所製備的三維石墨烯電化學性能，以其為陽極組裝了微生物燃料（MFCs）電池，具有非常好的功率輸出、較低的電池內阻及良好的穩定性。以其為為陽極的MFCs電池的平均庫倫效率約為2.8%，遠遠高於GP-MFC 的~1.1%。證明了三維石墨烯陽極MFC具有更高的能量轉換效率。