以泡沫铜为基底构建的纳米材料及其用于无酶葡萄糖传感器的研究

葡萄糖含量的分析检测在临床医学，食品监测和生物科学等有着重要的作用。在临床医学上，葡萄糖含量的检测主要还是依靠于基于葡萄糖氧化酶（GOx）的生物传感器，但是酶是一种蛋白质，其易受外界环境（如温度，pH）的影响而失活，因此基于电极表面直接电氧化的无酶葡萄糖传感器成为现今的研究热点。过渡金属铜是构建无酶葡萄糖传感器的一种理想金属，而多孔的泡沫铜由于其具有较大的比表面积显示出了更大的研究潜能。随着近年来纳米技术的不断发展，纳米尺寸的铜及铜的化合物引起了广泛研究，将纳米材料生长在三维多孔泡沫铜基底上，多孔基底增大活性面积，促进电极表面的电子传递，结合纳米结构材料的良好物理化学性质，进一步提高了该类葡萄糖传感器的灵敏度。
　　本论文利用XRD、SEM、EDX等物理手段对三种材料进行了微观的形貌及结构的分析，并采用循环伏安法（CV）和计时电流法（I-t）对材料的电化学性质进行表征，并将三种材料用于人体血清中葡萄糖含量的检测。
　　本文主要研究的内容如下：
　　（1）使用商业的泡沫铜，不需要任何预处理，直接用作工作电极进行无酶葡萄糖传感器的构建，该传感器的线性范围为1μM-0.5 mM,灵敏度为5.85 mA·mM-1·cm-2,检出限为0.5μM(S/N=3)；
　　（2）采用湿化学合成法，化学还原及电化学阳极处理的三步合成法制备了生长在泡沫铜上的铜-氢氧化铜纳米分级结构，该纳米材料在碱性条件下对葡萄糖氧化具有较高的催化活性，可用作电极材料构建无酶葡萄糖传感器的构建，在电压为0.5 V时，该传感器具有宽的线性范围为1μM-1 mM，高的灵敏度为9.18 mA·mM-1·cm-2及低检出限为0.45μM(S/N=3)；
　　（3）采用自牺牲模板法制备生长在泡沫铜上的CuS纳米管，将该材料作为电极用于葡萄糖的电催化氧化，该材料表现出了良好的催化活性，在低的电压0.45 V时，在0.1 M NaOH溶液中，具有两个宽的线性范围，在1μM-0.61 mM间，灵敏度为8.66 mA·mM-1·cm-2，在0.61 mM-2.41 mM间，灵敏度为2.42 mA·mM-1·cm-2，且具有一个低的检出限为1μM(S/N=3)。