非酶的葡萄糖生物传感器基于银纳米颗粒沉积在二氧化钛纳米管 - raybet雷竞app,雷竞技官网下载,雷电竞下载苹果

文摘

在目前的研究中,非酶的葡萄糖生物传感器是由沉淀Ag纳米颗粒(Ag-NPs)使用伪造TiO原位化学还原方法₂纳米管由阳极氧化合成过程。电极的结构、形态和力学行为被扫描电子显微镜和nanoindentation检查。发现Ag-NPs仍TiO的内外₂纳米管的长度和直径是1.2μ米和120 nm。被构造成一个电极构成的非酶的生物传感器对葡萄糖氧化。的electrocatalytic属性准备电极对葡萄糖氧化进行了循环伏安法(CVs)和微分脉冲伏安法(第一项)。与裸TiO相比₂和Ag-fresh TiO₂纳米管,Ag-TiO₂/ (500°C)纳米管从循环伏安法表现出最好的电化学性能(CVs)的结果。微分脉冲伏安法(第一项)结果显示,在+ 0.03 V,电极对葡萄糖氧化的敏感性与线性范围从20毫米到190毫米和24的检出限μ米(signal-to-voice比3)。此外,非酶的葡萄糖传感器表现出良好的选择性、稳定性和可重复性。

1。介绍

血糖检测具有重要意义在食品的应用过程中,临床医学,生物学(1- - - - - -3]。特别是准确葡萄糖测定糖尿病患者可以非常有效的检测和治疗糖尿病的4]。葡萄糖氧化酶(上帝)分析方法是第一步,也是最常用的方法为葡萄糖检测在临床试验5,6]。然而,神的实体是酶容易不活跃和变性,导致酶电极的稳定性和可重复性差7,8]。

非酶的葡萄糖生物传感器可以避免这个问题,因为直接催化氧化葡萄糖电极表面(9- - - - - -11]。为了增加特定的表面区域,提高质量输运能力,这些电极可以用纳米材料等基质碳纳米管(碳纳米管)12),纳米线(13[],介孔结构14]等等和装饰与Pt等精神纳米颗粒(15)、镍(16],Ag) [17),和铜18]。

TiO₂纳米管已被越来越多的关注在化学反应和生物传感器领域,因为他们很好地结合奈米结构,大的表面积性质,热稳定性、化学惰性和无毒性19,20.]。最近,银掺杂TiO₂纳米复合材料结构吸引了太多的关注,不仅因为TiO₂与理想的电子是一种很有前途的材料,但也因为Ag)显示一些独特的活动相比,化学和生物传感与其他贵金属如俄文和Pt (19]。然而,electrocatalytic Ag)掺杂TiO的活动₂纳米管尚未受到密集的报告。

许多方法被开发制造Ag)掺杂TiO的大小不同₂溶胶-凝胶法等纳米管,“湿”化学和陶瓷的方法。然而,干燥、加热或高温退火是制备过程中旋转21,22]。为了修改TiO₂Ag纳米颗粒的纳米管低温多元醇的方法。多元醇的过程是使用二甘醇等多元醇(23和甘油24)作为溶剂和还原剂反应可以有助于纳米结构的形成。在Ag)⁺从硝酸银离子(AgNO₃)可以减少金属Ag)。成功Ag纳米颗粒沉积在TiO的表面₂。而且比表面积会大大增加了银纳米颗粒沉积在TiO₂纳米管。所以TiO₂纳米管装饰着银纳米粒子具有独特的优势为非酶的葡萄糖传感器。

在这部作品中,Ag纳米颗粒沉积成功TiO表面₂通过多元醇的过程。扫描电子显微镜(SEM)和nanoindentation用于表征。此外,electrocatalytic Ag-TiO的活动₂电极也评估了循环伏安法(CVs)和微分脉冲伏安法(第一项)。

2。实验

2.1。试剂

钛板()是由天津报业公司,中国。所有其他的化学物质,包括甘油、氟化铵(NH)₄F),硼氢化钠(NaBH₄),硝酸银(AgNO₃),钠₂HPO₄,不₂阿宝₄H₃阿宝₄、聚(乙烯吡咯烷酮(PVP))和氯化钾,均为分析纯,且作为收到。0.1米磷酸缓冲溶液(PBS)准备使用Na₂HPO₄和不₂阿宝₄被雇佣为支持电解质。所需的解决方案是调整pH值为0.1 M氢氧化钠或0.1 H₃阿宝₄。所有水溶液制备与化学试剂级和双重蒸馏水。

2.2。装置

CH的所有进行电化学测量仪器660 e电化学工作站(ChenHua仪器有限公司、上海、中国)。扫描电子显微镜(FE−SEM、日立S−4800)被用来确定样品的形态和成分。美国Nanoindentation (NanoIndenter G200)被用来确定机械性能。所有测量在室温下进行。

2.3。TiO的合成₂钛衬底上纳米管阵列

在使用之前,钛箔与砂纸抛光400 #,600 #,800 #,直到表面光滑,仍然没有划痕,然后在酒精和双重蒸馏水超声清洗10分钟,最终分别和干空气中。然后,床单被用作钛衬底电极与Pt电极作为阴极。样本阳极氧化膜在水/甘油(1:1 Vol. %)包含0.3 NH的混合物₄F的潜在30 V 3 h。最后,做好准备TiO₂纳米管电极退火在500°C (10°C /分钟)在氮气气氛下2 h。

2.4。准备TiO Ag纳米颗粒₂纳米管

在TiO Ag纳米颗粒₂纳米管是由下面的过程。首先,1毫升AgNO₃(0.04米)和10毫升PVP(0.01米)和搅拌冰浴后50毫升水添加到解决方案。然后,1毫升NaHB₄(0.06米)和布朗颜色将被迅速下降到解决方案,通过搅拌10分钟。最后,above-prepared TiO₂纳米管(500°C)是完全沉浸在这个电解质在静态条件下7 h,随后双退却后水和清洗风干,然后Ag-TiO₂/ (500°C)。

2.5。表征Electrocatalytic Ag-TiO的属性₂纳米管电极

与传统的三电极进行电化学测量系统。准备的电极(TiO₂,Ag-TiO₂和Ag-TiO₂/ (500°C))作为工作电极铂电极作为辅助电极,饱和甘汞电极作为参比电极(SCE)在所有情况下。

3所示。结果和讨论

3.1。形貌、组成和结构分析

初纺TiO的形态₂纳米管,Ag-fresh TiO₂,Ag-TiO₂/ (500°C)被描绘在图1。图1(一)清楚表明准备的垂直对齐TiO₂纳米管阵列直径120纳米,长度为1.2μ米。这是明显的从图1 (b)命令和均匀分布Ag纳米颗粒的平均直径20 nm优先形成非晶态TiO的外口₂纳米管。纳米管退火后在500°C, Ag纳米颗粒沉积在他们在同样的方法(见图1 (c))。一些Ag纳米颗粒分散在毛孔开口和显示一个比这更密集分布在图1 (b),而一些沉积到碳纳米管,如箭头所示。可以推测,在500°C促进Ag纳米管退火管表面形成,和electrocatalytic属性也改善,因稍后讨论。

(一)

(b)

(c)

3.2。Nanoindentation属性

nanoindentation技术近年来被广泛用于医学材料的硬度和弹性模量测量,尤其是在植入设备(25]。样品的(TiO的描述₂,Ag-fresh TiO₂和Ag-TiO₂/ (500°C)纳米管)纳米机械特性。观察图2,Ag-TiO的位移₂/ (500°C)纳米管是最短的,TiO₂纳米管是最长的贷款选择时是一样的。很容易找出Ag-TiO₂/ (500°C)纳米管是最困难的原因可以归因于两个方面。与nonannealed样本相比,高硬度Ag-TiO观察₂/ (500°C)纳米管可以是由于更高的硬度的锐钛矿和金红石阶段退火样品在500°C。nonannealed样品的硬度结果和退火样品类似的声明在早期研究[26]。此外,它可能是归因于Ag纳米颗粒的沉积。纳米管的内外连接与Ag-NPs强化空空间,导致固定的硬度增强。

3.3。Electrocatalytic葡萄糖氧化制备电极

CVs是用来调查Ag-TiO的催化活动₂/ (500°C)电极。图3显示初纺TiO的CVs₂纳米管,Ag-fresh TiO₂纳米管,Ag-TiO₂/ (500°C)纳米管电极的存在和缺乏葡萄糖由0.5米和0.1米的中性PBS,分别。几乎没有目前TiO的增加₂和Ag-TiO₂纳米管与葡萄糖添加数据3(一个)和3 (b)是观察到的,这证明了TiO吗₂纳米管和Ag-TiO₂碳纳米管电极表现出葡萄糖而Ag-TiO没有electrocatalytic氧化活性₂/ (500°C)电极显示一对氧化还原峰与阳极和阴极峰电位定位在+ 0.03 V和−0.3 V从图3 (c),这可以归因于葡萄糖的氧化,表明Ag-TiO₂/ (500°C)拥有强大的催化活性电极对葡萄糖。有两个可能的解释这一结果。第一个可能性是依从性相对较弱的Ag纳米粒子到nonannealed nanotubular表面。另一种可能性是少量的银钛TiO沉淀Ag)获得的纳米颗粒₂/ 500°C纳米管,这表明Ag)不仅是沉积也可以TiO的掺杂₂纳米管。Ag-TiO的晶体结构变形状态密度增加₂/ 500°C涂层,促进迁移的运营商,和增强的催化活性(19]。

(一)

(b)

(c)

图4显示CVs Ag-TiO₂/ (500°C)纳米管电极葡萄糖由0.5米和0.1米的中性PBS, 0.1 H₂所以₄和0.1 M氢氧化钠。观察图4CVs,相比之下,在0.1 H₂所以₄和0.1 M氢氧化钠,CVs Ag-TiO₂在PBS / (500°C)纳米管电极表现出两个氧化峰与葡萄糖的氧化有关,这表明优秀的电化学行为。

图5显示Ag-TiO CVs₂/ (500°C)空白溶液中纳米管电极和葡萄糖0.5米0.12 M氯化钠的存在和不存在的0.12支持的氯化钠0.12中性PBS。氯离子是常见的干扰离子优先吸收表面上的电极,导致中毒和失去electrocatalytic财产。观察图5在空白的PBS溶液,CVs被氢吸附/解吸特征峰在负电位和双平面层地区积极的潜力。0.5添加葡萄糖后,一个明显的氧化还原峰出现−0.3 V至+ 0.03 V,证明优秀electrocatalytic氧化能力,而在氯离子的存在,Cl离子下降到解决方案时,氧化还原峰消失和葡萄糖的氧化抑制,这可能归因于Cl的吸附^{- - - - - -}优先与葡萄糖相比。

根据吸附理论提出的王et al。27),它可以推断,当没有氯离子溶液中,葡萄糖分子吸附Ag-TiO表面₂/ (500°C)纳米管电极首先,形成葡萄糖中间体。在潜在的扫描逐渐从−0.3 V至+ 0.03 V,中间体氧化导致电流增加。潜在/ + 0.03 V时,表面的氧化中间体被吸收,覆盖电极和减少电流的活跃的网站。当存在大量的氯离子,中毒Ag-TiO₂/ (500°C)纳米管电极没有electrocatalytic属性。

3.4。测量电流的性能Ag-TiO₂/ (500°C)纳米管电极对葡萄糖氧化

微分脉冲伏安法(第一项)是用来确定传感器输出在不同葡萄糖浓度。图6提出了水流和葡萄糖浓度变化之间的关系。对葡萄糖制备电极表现出线性感应,从20毫米到190毫米不等,相关系数为0.9993。电极灵敏度计算从校准曲线的斜率的检出限24μM。

抗坏血酸(AA)、尿酸(UA)、蔗糖、果糖、多巴胺、乙醇、和对乙酰氨基酚(AAP)是常见的干扰生物分子与人类血液中葡萄糖共存。评估Ag-TiO的选择性₂/ (500°C)纳米管电极,当前对乙醇的反应,果糖,AAP检查。如图7,这是观察到的响应信号乙醇,对葡萄糖果糖,AAP微不足道的决心。良好的选择性的非酶的传感器与所使用的适当的工作潜力。

的重现性和稳定性Ag-TiO的响应电流₂/ (500°C)纳米管电极进行了研究。10个不同的Ag-TiO的测量电流的响应₂/ (500°C)纳米管电极1.0毫米葡萄糖独立测试。如图8相对标准偏差(RSD)为1.5%连续10测量,揭示可以制备方法是可再生的。长期稳定的研究通过测量葡萄糖溶液,和电极是储存在室温下。图9显示响应电流保持大约92%的初始值30天后,展示Ag-TiO的稳定性好₂/ (500°C)基于纳米管电极的非酶的葡萄糖生物传感器。

4所示。结论

在这个工作中,一个简单而有效的方法来准备Ag纳米颗粒沉积在TiO的表面₂纳米管。TiO Ag)沉积和退火过程₂纳米管更有利于艰难的应用条件。电化学结果表明Ag-TiO做好准备₂/ (500°C)纳米管电极具有优良的electrocatalytic性能。所构造的非酶的葡萄糖生物传感器表现出良好的选择性、稳定性和重现性。因为简单的制备方法和良好的催化性能,这种材料具有潜在的应用在催化和传感器领域。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者欣然承认金融支持自然科学基金(批准号51301117和51301117)和自然科学基金会山西省的年轻科学家,中国(批准号2013021003 - 1和2013021013 - 5)。

引用

y, y, l·苏·h·张,和y Lei“NiO-Ag的制备和表征纳米纤维,NiO纳米纤维,和多孔Ag):对高度敏感的发展和选择性non-enzymatic葡萄糖传感器,”《材料化学,20卷,不。44岁,9918 - 9926年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
诉Poitout, d . Moatti-Sirat g . et al。”一个葡萄糖监测系统在线估计的人血液中葡萄糖浓度使用微型植入皮下组织的葡萄糖传感器和一个可穿戴的控制单元,“Diabetologia,36卷,不。7,658 - 663年,1993页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
曹x:王、s .贾和y邵,“检测葡萄糖的基于双金属PtCu nanochains修饰电极,”分析化学,卷85,不。10日,5040 - 5046年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
e .那个宿舍叫赖茨w·贾m .异教徒,y, y Lei,“措基于簇的非酶的葡萄糖传感器、”电分析,20卷,不。22日,第2486 - 2482页,2008年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
l·c·克拉克jr .)和j·c·里昂电极系统连续监测心血管手术,”纽约科学院上卷。102年,29-45,1962页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
a . Riklin e . Katz。维尔纳,a .储料器和a . f . Buckmann”提高氧化还原修饰电极接触的代数余子式”,自然,卷376,不。6542年,第675 - 672页,1995年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
y . b . Vassilyev o . a . Khazova和n . n . Nikolaeva”在不同的electrode-catalysts葡萄糖电氧化的动力学和机理。第一部分吸附和氧化铂。”Electroanalytical化学杂志,卷196,不。1,第125 - 105页,1985。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
b . Beden f . Largeaud k . b . Kokoh和c·拉米,“傅里叶变换红外反射光谱的调查electrocatalytic氧化葡萄糖:识别反应活性中间体和产品”Electrochimica学报第41卷。。5,701 - 709年,1996页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
瞿f·l·l . m . Lu l . Zhang et al .,“基于nano-Ni超灵敏非酶的葡萄糖电化学传感器:通过纳米线阵列的策略,提高敏感性”生物传感器和生物电子学,25卷,不。1,第223 - 218页,2009。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
l .孟j .金g . x, t·h·卢h . Zhang和c x Cai,“非酶的电化学检测葡萄糖palladium-single-walled碳纳米管杂化纳米结构的基础上,“分析化学,卷81,不。17日,第7280 - 7271页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
f, f .问:赵,d·p·梅z . r . Mo和b z曾庆红,“非酶的葡萄糖传感器基于ultrasonic-electrodeposition双金属铝(M =俄文,Pd和非盟)纳米颗粒碳nanotubes-ionic液体复合膜,“生物传感器和生物电子学,24卷,不。12日,第3486 - 3481页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
js。你们,y, w·d·张l . m . Gan g .问:徐,F.-S。张文雄,“非酶的葡萄糖检测使用多壁碳纳米管电极,”电化学通讯》第六卷,没有。1,第70 - 66页,2004。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
c . y .郭h·h·霍x汉,c . l .徐和h·l·李,”倪/ cd双官能Ti@TiO₂核壳纳米线电极的高性能非酶的葡萄糖感应。”分析化学,卷86,不。1,第883 - 876页,2014。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
H.-K。搜索引擎优化,D.-J。公园,J.-Y。公园”,制造和表征铂黑和介孔铂电极的体内,不断监测电化学传感器的应用程序,“薄固体电影,卷516,不。16,5227 - 5230年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
d . Rathod c·迪金森、d·伊根和e·邓普西“铂纳米碳材料的装饰与应用程序在non-enzymatic葡萄糖传感、”传感器和执行器,B:化学,卷143,不。2、547 - 554年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
j·h·朱j .江j.p.刘et al .,“CNT-network改性镍纳米阵列为高性能non-enzymatic葡萄糖传感器,”RSC的进步,1卷,不。6,1020 - 1025年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
a . Baciu流行,a . rem f . Manea和g . Burtica”Non-enzymatic电化学测定葡萄糖在silver-doped zeolite-CNT复合电极,”先进的科学、工程和医学,3卷,不。1 - 2日,13 - 19,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
L.-M。陆,X.-B。张,G.-L。沈,R.-Q。Yu”Seed-mediated合成铜纳米粒子在碳纳米管及其应用在非酶的葡萄糖生物传感器,”分析Chimica学报卷,715年,第104 - 99页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
y .问:梁、崔z d . s . l .朱y . Liu和x j .杨”TiO支持的银纳米颗粒₂碳纳米管作为乙醇氧化活性催化剂,”催化学报,卷278,不。2、276 - 287年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
y .问:梁、崔z d . s . l .朱和x j·杨氧化铁纳米粒子的形成和特征自组织TiO加载₂纳米管。”Electrochimica学报,55卷,不。18日,第5252 - 5245页,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
j . Joo) s . g . Kwon t . Yu et al .,“大规模TiO的综合₂纳米棒通过合成酯消去反应和他们的应用程序的光催化失活大肠杆菌”,物理化学学报B,卷109,不。32岁,15297 - 15302年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
柳,s . a .阿克巴,k . h . Sandhage”Nanocarving批量二氧化钛的晶体为导向的单晶纳米纤维阵列与地球上的气体,通过反应”先进材料,16卷,不。3、260 - 264年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
柳明桓y l l。妈,W.-Y。黄,J.-L。李,P.-K。黄,j . c . Yu”涂料MWNTs铜₂O不同形态的多元醇的过程,”固态化学杂志》上,卷178,不。5,1488 - 1494年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
p . v . Suneesh v . s . Vargis, t·拉马钱德兰b·g·奈尔和t . g . Satheesh先生,”Co-Cu合金纳米粒子TiO装饰₂纳米管阵列高度敏感和选择性非酶的葡萄糖感应,“传感器和执行器B:化学卷,215年,第344 - 337页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
s . a . Catledge j . Borham y . k . Vohra w·r·拉斯菲尔德和j·e .柠檬”Nanoindentation蒸汽沉积纳米钻石薄膜的硬度和附着力的调查,“应用物理杂志,卷91,不。8,5347 - 5352年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
e . Zalnezhad a . m . s . Hamouda g . Faraji TiO和s Shamshirband。₂纳米管涂层不锈钢304生物医学应用,”陶瓷国际第41卷。。2、2785 - 2793年,2015页。视图:谷歌学术搜索
d . f . Thomas j . p . Wang, a·c·陈,“非酶的电化学葡萄糖传感器基于纳米多孔PtPb网络,”分析化学,卷80,不。4、997 - 1004年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

纳米技术杂志》

纳米材料的传感应用