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自1990s以來,微電極開始在環(huán)境領域中逐漸得到了應用,成為表征液/固界面微環(huán)境特征參數(shù)濃度變化梯度的有力工具,為研究液/固界面的微觀傳質過程和反應動力學原理提供了重要的手段。近年來,納米科學技術迅速發(fā)展及其在微電極領域的應用,促進了新型的傳感器的研究。
本論文針對傳統(tǒng)復合式溶解氧微電極,對其結構進行優(yōu)化,以工作電極柱表面鍍銀作為保護陰極,簡化了電極制作過程,使電極拉制成功率得到了提高。對其檢測特性的測試結果表明,新型溶解氧微電極的保護陰極可以使電極的殘余電流降低約60%,在300pA左右;線性相關性R2都在0.99以上;保護陰極的存在可以使電信號的輸出更加穩(wěn)定,擾動影響從3%~4%降低至0.5%左右,對溶解氧濃度的分辨能力約0.4mg/L。
采用低溫水熱法實現(xiàn)氧化鋅納米棒在鉑電極表面的沉積,通過靜電吸附在氧化鋅納米棒表面固定葡萄糖氧化酶。成功制備的修飾納米氧化鋅葡萄糖氧化酶微電極尖端直徑小于10μm,響應時間在0.5s以內,最低檢測限為2mmol/L,線性范圍為4mmol/L~30mmol/L,葡萄糖溶液濃度與響應峰電流的線性相關性系數(shù)達到了0.9973。同時,利用電沉積方法在碳纖維基底電極上修飾納米金顆粒,并交聯(lián)固定葡萄糖氧化酶。
制備納米金修飾的葡萄糖氧化酶微電極尖端直徑約為30μm,響應時間在1s以內,最低檢測限為1mmol/L,線性范圍為1mmol/L~20mmol/L,葡萄糖溶液濃度與響應峰電流的線性相關性系數(shù)為0.9471。最后對兩種葡萄糖氧化酶微電極從基底電極材料、修飾情況,以及對葡萄糖溶液的電化學響應等部分進行對比,綜合分析材料、修飾方法等對制備的葡萄糖氧化酶電極的特性影響,評價電極特性。
本研究成果可為測試電子供體與電子受體在同一微環(huán)境中的反應動力學提供有力的工具,將在化學、生物和環(huán)境領域的科研中得到應用,并具有良好的發(fā)展前景。