TiO2復合納米材料的制備及其在電化學-光電化學生物傳感器中的應用.pdf

1、由于極高的化學穩定性、優異的生物相容性、大比表面積、無毒、制備簡便、尺寸可控等特點，TiO2納米材料吸引了強烈的研究興趣，并廣泛用于電化學和光電化學生物傳感器的構建。但由于其導電性較差、帶隙較大、只能吸收紫外激發光、光生電子-空穴對易復合等缺點，大大限制了它在生物傳感器領域的應用。為克服這些缺點，不同的修飾技術-包括原子摻雜、材料復合、半導體耦合等方法均被用于TiO2納米材料的改良，進而增強生物傳感器的性能。本文采用簡易水熱法制備出不同

2、形貌的一維TiO2納米材料，并將其與聚苯胺（PANI）、金納米顆粒（AuNPs）、二硫化鉬（MoS2）納米材料進行復合，制備出不同的TiO2復合納米材料，并將其用作電化學免疫傳感器和光電化學酶傳感器支架，進而負載生物分子來進行電化學檢測。主要內容如下：
　　1.以TiO2納米管-聚苯胺-金納米顆粒復合納米材料（TNT-PANI-AuNPs）為定向負載支架的電化學免疫傳感器的構建
　　首先，以TiO2納米顆粒為原材料，采用簡易

3、水熱法合成了 TiO2納米管（TNTs）。然后，以苯胺單體為前驅體，通過化學氧化聚合法將PANI緊密結合于TNTs表面，形成TNT-PANI復合納米材料。最后，以HAuCl4·3H2O為原料，采用化學還原法將AuNPs沉積于TNT-PANI復合納米材料表面，形成TNT-PANI-AuNPs三元復合納米材料。采用不同的測試手段對這些納米材料進行表征。以殼聚糖溶液為分散劑，將該三元復合納米材料負載于電極表面用作電化學免疫傳感器支架，以辛二酸

4、雙（3-磺基-N-羥基琥珀酰亞胺酯）鈉鹽（BS3）為雙氨基交聯劑，將蛋白G’修飾于電極表面用于定向負載包被抗體Ab1，進而組裝成電化學免疫傳感器，并用于定量檢測分析物。以α-甲胎蛋白（AFP）為分析物模型，該免疫傳感器線性范圍為0.01-350ng mL-1，檢測限為1.5pg mL-1。
　　2.以同時“刻蝕、摻雜、沉積”技術改性的TiO2納米線陣列（TiNWs）為支架的電化學免疫傳感器的構建
　　首先，以摻雜氟的二氧化錫

5、導電玻璃（FTO）為基片，以鈦酸丁酯為鈦源，采用水熱法合成了致密、整齊的TiNWs。然后，通過同時“刻蝕、摻雜、沉積”技術對其進行改性。改性后，Mo元素被有效摻雜進TiNWs，與此同時，MoS2納米片被修飾于TiNWs表面，進而增強了其導電性和比表面積。采用不同的測試手段對該納米材料進行表征。將經過三重改性的TiNWs用作電化學免疫傳感器支架，以辛二酸雙（3-磺基-N-羥基琥珀酰亞胺酯）鈉鹽（BS3）為雙氨基交聯劑，將包被抗體Ab1負載

6、于電極表面，進而組裝成電化學免疫傳感器，并用于定量檢測分析物。以癌胚抗原（CEA）為分析物模型，該免疫傳感器線性范圍為0.001-150ng mL-1，檢測限為0.5pg mL-1。
　　3.以TiO2納米棒-MoS2納米片（TiO2-MoS2）異質結構為支架的葡萄糖氧化酶（GOx）PEC傳感器的構建
　　首先，以TiCl4為鈦源，采用水熱法制備出圓柱形TiO2納米棒。然后，以NaMoO4·2H2O為鉬源、硫脲為硫源，以Ti

7、O2納米棒為模板，再次通過水熱法將MoS2納米片與TiO2納米棒復合形成TiO2-MoS2異質結構以增強其光電性能。采用不同的測試手段對這些納米材料進行表征。將所制備TiO2-MoS2異質結構作為支架來負載GOx，進而制備出GOx PEC傳感器。其中，GOx對葡萄糖的生物活性采用循環伏安法在O2飽和的PBS緩沖液中進行了驗證。通過時間-電流（I-T）曲線研究了材料的光電性能，并完成了對葡萄糖的定量測定。在可見光激發下，該GOx PEC傳