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基于二氧化锰纳米片的电化学生物传感器的研究

作者：肖寒 Publish: 2007-9-24 Hits:-

【中文题名】

基于二氧化锰纳米片的电化学生物传感器的研究

【英文题名】

The Study of Electrochemical Biosensor Based on MnO_2 Nanosheet

【学科专业】

应用化学

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-9-24

【中关键词】

生物传感器,直接电化学,MnO_2纳米片,肌红蛋白,细胞色素c,

【英关键词】

Biosensor,Direct electrochemistry,MnO_2 nanosheet,Myoglobin,Cytochrome c,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化元件、部件>发送器（变换器）、传感器>生物传感器、医学传感器

【论文摘要】

在电化学生物传感器的研究中，生物分子的固定化是一个关键问题。如何在电极表面有效地固定生物分子无论对于研究蛋白质的性质，还是研制新型电化学生物传感器都具有非常重要的意义。如果将纳米材料修饰在电极表面，基于其小尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性，能够增大电流响应，降低检测限，大大提高检测的灵敏度，可以用于微量样品的分析。本论文采用新型的纳米片材料固定血红素蛋白分子，制备生物传感器，并研究其电化学性质。论文包括以下内容： 1．采用新型的纳米材料MnO_2纳米片作为固定肌红蛋白(Mb)的载体，通过傅立叶红外(FTIR)和圆二色光谱(CD)检测发现，MnO_2纳米片固定后的Mb仍保持其原有的二级结构。利用MnO_2纳米片与Mb修饰玻碳电极，电化学测试表明，Mb在电极上实现了快速有效的直接电子转移。而对比实验发现，剥层前体层状MnO_2固定的Mb在电极上不能实现其直接电化学行为。MnO_2纳米片与Mb修饰的玻碳电极对底物H_2O_2、O_2和NaNO_2均有良好响应。此外，硫化物对Mb的催化活性有明显的抑制作用。电极具有良好的稳定性，放置14天以后，电极对H_2O_2的催化活性能保持91％。 ...

【论文题纲】

摘要	5-6
ABSTRACT	6-14
第一章绪论	14-28
1.1 蛋白质的直接电化学	14-25
1.1.1 研究蛋白质的意义及金属蛋白质的分类	14
1.1.2 蛋白质(酶)的直接电化学	14-15
1.1.3 血红素蛋白	15-18
1.1.3.1 细胞色素c(Cytochrome c,cyt c)	16
1.1.3.2 肌红蛋白(Myoglobin,Mb)	16-17
1.1.3.3 血红蛋白(Hemoglobin,Hb)	17-18
1.1.3.4 辣根过氧化物酶(Horseradish Peroxides,HRP)	18
1.1.4 血红素蛋自在电极上直接电化学的实现	18-25
1.1.4.1 血红素蛋白在有机薄膜中的直接电化学	19-21
1.1.4.2 血红素蛋白在无机薄膜中的直接电化学	21-25
1.2 纳米片简介	25-26
1.2.1 纳米片的性质	25-26
1.2.1.1 纳米效应	25
1.2.1.2 高各向异性	25
1.2.1.3 单晶性质	25
1.2.1.4 胶体与聚电解质性质	25-26
1.2.1.5 特殊的物理化学性质	26
1.2.2 纳米片材料的应用	26
1.3 论文选题的意义与主要研究内容	26-28
1.3.1 论文选题的意义	26-27
1.3.2 论文主要研究内容	27-28
第二章实验部分	28-33
2.1 化学试剂	28-29
2.2 实验仪器	29-30
2.3 MnO_2纳米片溶胶的制备	30
2.3.1 层状MnO_2的合成	30
2.3.2 层状MnO_2的剥离	30
2.4 分析测试方法	30-33
2.4.1 X-射线衍射(XRD)分析	30
2.4.2 透射电镜(TEM)分析	30-31
2.4.3 场发射扫描电镜(FE-SEM)分析	31
2.4.4 傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析	31
2.4.5 圆二色光谱(CD)分析	31
2.4.6 紫外—可见光谱(UV—Vis)分析	31-32
2.4.7 修饰电极的制备及三电极实验体系的构建	32
2.4.8 电化学性能测试	32-33
第三章肌红蛋白/二氧化锰纳米片修饰玻碳电极的研究	33-57
3.1 结构与表面形貌分析	33-35
3.1.1 层状MnO_2及MnO_2纳米片的结构与形貌分析	33-34
3.1.2 Mb/层状MnO_2/GCE及Mb/MnO_2纳米片/GCE薄膜的微观形貌表征	34-35
3.2 Mb与MnO_2纳米片相互作用分析	35-37
3.2.1 傅立叶变换红外光谱分析	35-36
3.2.2 圆二色光谱分析	36-37
3.3 Mb的直接电化学	37-42
3.4 pH值对Mb/MnO_2纳米片/GCE循环伏安行为的影响	42-45
3.4.1 配制Mb溶液pH值对Mb/MnO_2纳米片/GCE循环伏安行为的影响	42-43
3.4.2 测试底液pH值对Mb/MnO_2纳米片/GCE循环伏安行为的影响	43-45
3.5 Mb/MnO_2纳米片/GCE对不同底物的催化性能	45-53
3.5.1 Mb/MnO_2纳米片/GCE对H_2O_2的催化行为	45-49
3.5.2 Mb/MnO_2纳米片/GCE对O_2的催化行为	49-51
3.5.3 Mb/MnO_2纳米片/GCE对NaNO_2的催化行为	51-53
3.6 硫化物对Mb活性的抑制作用	53-55
3.7 稳定性研究	55
3.8 本章小结	55-57
第四章细胞色素c/二氧化锰纳米片修饰玻碳电极的研究	57-63
4.1 混合滴膜法制备修饰电极	57-61
4.1.1 Cyt c与MnO_2纳米片相互作用分析	57-59
4.1.1.1 傅立叶变换红外光谱分析	57-58
4.1.1.2 紫外-可见光谱分析	58-59
4.1.2 Cyt c的直接电化学	59-60
4.1.3 Cyt c/MnO_2纳米片/GCE对H_2O_2的催化行为	60-61
4.2 层层组装法修饰电极	61-62
4.2.1 循环伏安测试表征层层组装过程	61
4.2.2 交流阻抗测试表征层层组装过程	61-62
4.3 本章小结	62-63
第五章结论与展望	63-65
5.1 结论	63
5.2 论文的创新点	63-64
5.3 展望	64-65
参考文献	65-71
致谢	71-72
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录	72-73
作者及导师简介	73-74
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书	74-75

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.385755



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