氧化亚铜纳米材料的制备及其在无酶葡萄糖检测中的应用

论文总字数：10452字

摘 要

本实验以草酸铜为原料，水合肼为还原剂制备纳米氧化亚铜，并基于Cu₂O纳米材料修饰的玻碳电极构建无酶葡萄糖传感器，利用X射线衍射（XRD），场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）表征氧化亚铜纳米材料的结构。并测试其电化学传感性能，在葡萄糖浓度为3.01×10^-5～1.951×10^-3 mol/L的浓度范围内，制备的传感电极对葡萄糖的检测具有较好的线性关系，相关系数为R = 0.99489，检测限（信噪比3倍）为1.6×10^-5 mol/L，这些结果说明该传感器对葡萄糖有很好的催化性能，且检测限值较低、稳定性较好等优点。

关键词：氧化亚铜，纳米材料，葡萄糖传感器，电化学催化

Abstract: Copper oxalate was used as raw materials, hydrazine hydrate was used as reducing agent to prepare nano-oxide. And based on the glassy carbon electrode modified by Cu₂O nanomaterials, a non-enzymatic glucose sensor was constructed. X- ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used to characterize the structure and morphology of cuprous oxide, The results showed that when the glucose concentration was 3.0 x 10-5 ~ 1.95 x 10-3mol/L, the sensor had a linear relationship with glucose detection. The detection limit is 1.6 x 10-5mol/L (S/N=3), and the correlation coefficient R=0.99489. The sensor has a good electrochemical reaction to glucose, and has the advantages of strong anti-interference ability, low detection limit value and good stability.

Keywords: cuprous oxide, nanomaterials, glucose sensors, electrochemical catalysis

目 录

1 前言 4

1.1 纳米材料的简介 4

1.1.1 纳米材料的基本特性 4

1.1.2 纳米材料的制备方法 4

1.1.3 纳米材料的应用 4

1.2 氧化亚铜纳米材料的特性、制备及其应用 5

1.2.1 氧化亚铜的基本特性 5

1.2.2 氧化亚铜的制备方法 5

1.2.3 氧化亚铜的应用 6

2 实验部分 6

2.1 草酸铜为原料制备纳米氧化亚铜 6

2.1.1 草酸铜的制备 6

2.1.2 纳米氧化亚铜的制备 7

2.2 样品表征 7

2.2.1 X射线衍射（XRD）测试和扫描电镜分析（SEM） 7

图1a氧化亚铜XRD分析图谱图， 1b氧化亚铜的电镜扫描图 7

3 结果与讨论 7

3.1 样品氧化亚铜的光催化性能研究 7

3.1.1 葡萄糖的电催化氧化 7

3.1.2 工作电位的选择 8

3.1.3 不同扫速下葡萄糖氧化峰电流的变化 8

3.1.4 计时电流法测试传感器对葡萄糖的电流响应 9

结 论 10

参 考 文 献 11

致 谢 14

1 前言

1.1 纳米材料的简介

1.1.1 纳米材料的基本特性

纳米材料应用非常广泛，它在生物医学、物理化学、硅半导体、军事领域等都有良好的应用前景。其具有以下性质

（1）宏观量子隧道效应

指的是粒子具有穿越势垒的能力，这种能力称为量子隧道效应。磁通量和磁化强度也具有隧道效应，这种情况为宏观量子隧道效应。

（2）量子尺寸效应

当颗粒的尺寸下降到某一数值时，电子能级由准连续转变成不连续的状态从而致使能隙变宽，这种现象称为量子尺寸效应。

（3）小尺寸效应

随着颗粒的尺寸的变化，其内压、熔点、热阻等都发生了明显的变化，从而使自身产生一些新的性质，这称为小尺寸效应^[1,2]。

（4）表面效应

当颗粒的粒径减小，表面原子数与总原子数之比会增加，表面能增加，使得原子活性变高，纳米微粒性能发生改变。

1.1.2 纳米材料的制备方法

制备方法是纳米技术的关键，各种制备方法会影响纳米材料的构成和性质。纳米粒子的制备方法可以分为气相法^[3-6]、液相法^[7,8]、固相法^[9-12]等。

（1）液相法

指以均相的溶液为起点，首先将溶剂与溶质分离，之后溶质变成一定尺寸的微粒，然后对溶质进行热解从而得到纳米颗粒。

（2）气相法

气相法制备纳米粒子的方法包括物理和化学气沉积相法，大致可以分为化学气相凝聚法、化学气相沉积法、气体中蒸发法和溅射法等。王等人^[13]通过化学气相沉积的方法，制备出了纳米碳管。

（3）固相法

固相法包括高能球磨法、固态反应法、非晶晶化法。因为反应期间不会用到溶剂，所以反应工艺简单、产率高、纯度高，可制备出不同尺寸和结构的纳米材料。

1.1.3 纳米材料的应用

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