基于HTCC工艺的电化学NO2气体传感器设计与测试

采用高温共烧陶瓷(HTCC)工艺,以氧化锆陶瓷、导电金属浆料、室温离子液体为主要原料,制作了一种电化学NO 2气体传感器,并对该传感器电极的电化学性能、传感器的输出和响应特性等进行了研究.结果表明:实验所用室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐适合作为该电化学NO 2传感器的电解液,适宜的工作电压为1.2 V;该传感器的检测范围为0~0.010%(体积分数)时,精度为1.5%FS;该传感器的响应时间(τ90)为25 s,优于传统腔室类电化学气体传感器.

基于MPSO-BP算法的四电极电化学气体传感器温度补偿研究

针对四电极电化学气体传感器的测量精度极易受环境温度影响的问题,提出一种基于粒子群优化BP神经网络算法(PSO-BP)的温度补偿方法。利用改进的PSO算法(MPSO)对BP神经网络的权值和阈值进行优化,构造四电极电化学气体传感器的温度补偿模型,并设计了气体传感器测试系统。实验结果表明,MPSO-BP算法可有效提高BP神经网络的收敛速度和泛化能力;基于MPSO-BP算法的四电极气体传感器温度补偿模型,可将温度补偿误差控制在0.1%以内。

TiO_(2)复合纳米材料在电化学酶传感器中的应用

近年来,生物传感器逐渐普及到各领域,如食品检测、生物医疗、化学分析等。随着纳米技术领域的快速发展,通过将各种纳米技术应用到电化学酶传感器,促进电化学酶传感器向全新方向发展。目前,纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等特征,与其他材料相比较,其具有光、磁、电等突出表现。在生物传感器方面,要求电极材料具有良好的导电性和相容性,能同步负载大量的生物酶分子,提高生物酶分子与电极间的传递效率,缩短效应时间,提高传感器的灵敏度,从而实现传感器性能最佳化。

基于PBP2a特异性识别的电化学免疫传感器检测耐甲氧西林金黄色葡萄球菌

目的构建一种高性能的电化学免疫传感器用于耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)检测。方法制备MWCNT-PDA-AuNPs纳米复合物修饰至金电极表面,将MRSA标志蛋白PBP2a的抗体连接于纳米复合物表面,用牛血清白蛋白(BSA)封闭非特异性位点,得到一种检测MRSA的电化学免疫传感器。通过对传感器构建过程关键因素的考察确定最优条件,考察其线性范围及检出限,最后对传感器性能进行评价。结果通过CV、EIS表征分析确定传感器的成功构建;明确最优构建条件为:MWCNT-PDA∶AuNPs混合比例为1∶2,材料干燥温度为37℃,抗体孵育时间为1 h,样本孵育时间为30 min;MRSA在20 CFU/ml~2.0×10^(7)CFU/ml范围内浓度对数值与DPV峰电流值呈良好的线性关系,回归方程为I(μA)=-6.72lgC+84.26(R^(2)=0.9878),检出限为1 CFU/ml;传感器不易被杂质蛋白干扰,其对低、中、高浓度MRSA重复测定结果RSD分别为4.18%、3.59%、4.38%(n=8),保存20 d内,传感器电信号不低于初始的92%;传感器对低、中、高浓度MRSA样本检测回收率与平板计数法基本一致。结论该电化学免疫传感器构建简便,检测迅速、准确,灵敏度高,具有良好的特异性、重复性和稳定性,可以作为MRSA临床检测的备选方法。

基于蛋白质-RuO_(2)纳米颗粒构建电化学免疫传感器超灵敏检测甲胎蛋白

本文采用蛋白质牛血清白蛋白(BSA)为模板,绿色合成稳定、生物相容性好的金属氧化物纳米材料(BSARuO_(2)),基于此构建了一种夹心型免疫传感器,实现甲胎蛋白(AFP)的超灵敏检测。

基于共溅射ZnO/SnO_(2)异质结薄膜的气体传感器研究

采用射频磁控共溅射法在叉指电极上制备了ZnO/SnO_(2)n-n异质结复合薄膜,系统测试了其气敏特性,并分析了其气敏机理。结果表明,与ZnO薄膜和SnO_(2)薄膜气体传感器相比,ZnO/SnO_(2)异质结薄膜气体传感器具有更低的工作温度、更高的灵敏度以及更快的响应和恢复速度。ZnO/SnO_(2)异质结薄膜气体传感器对乙醇具有较好的选择性,最低检测体积分数为1×10^(-6),最佳工作温度为250℃;对1×10^(-4)乙醇气体的灵敏度可达18.4,响应时间和恢复时间分别为10 s和19 s。

基于p-n异质结CuO/TiO_(2)复合物高效的载流子分离能力构建超灵敏AFP光电化学分析

将TiO_(2)纳米粒子与Cu(pta)MOFs复合,通过高温煅烧策略制得CuO/TiO_(2)复合物.在最优实验条件下,基于复合物对可见光更强的吸收利用效率,CuO/TiO_(2)修饰的ITO电极展现出显著的光电化学(PEC)响应信号,其光电流值(59.4μA)分别是单组分TiO_(2)和CuO粒子的15.5和7.4倍.线性扫描伏安法(LSV)测试结果证实CuO/TiO_(2)/ITO电极比CuO和TiO_(2)材料具有更大的LSV响应强度.这可归因于获得的薄片层状CuO粒子及其兼有的多孔隙特征促进了光的多重散射/反射效应,同时CuO/TiO_(2)复合材料具有的典型p-n异质结构(能级带隙匹配)大幅促进了光生电荷载流子(e^(-)/h^(+))的分离与转移.选用戊二醛(GA)作为交联手臂分子,通过温和的醛胺反应将壳聚糖(CS)和anti-AFP抗体组装于CuO/TiO_(2)/ITO电极表面,再用牛血清蛋白(BSA)封闭活性位点,构建出PEC传感平台(BSA/anti-AFP/GA-CS/CuO/TiO_(2)/ITO),实现了对不同浓度甲胎蛋白(AFP)的高灵敏检测(检出限达到2.63×10^(-4) ng/mL).制备的传感电极同时展示出良好的稳定性和选择性.

CuS@MnO_(2)核壳材料的制备及其在多巴胺电化学传感器中的应用

通过水热法制备了CuS纳米笼@MnO_(2)纳米片核壳材料,笼状结构作为支撑载体为材料提供坚固的骨架,避免了片层结构的团聚。将CuS纳米笼@MnO_(2)纳米片/玻碳电极用于对多巴胺浓度检测,结果表明,CuS纳米笼@MnO_(2)纳米片/玻碳电极在0.02~8.78μmol/L和13.78~112.78μmol/L两段线性范围内的灵敏度分别为619.9μA/[mmol/(L·cm^(2))]和318.7μA/[mmol/(L·cm^(2))]。复合材料电极的灵敏度显著优于单一组分的MnO_(2)纳米片/玻碳电极和CuS纳米笼/玻碳电极,且具有优异的选择性、重复性以及较好的稳定性。

基于聚吡咯/TiO_(2)纳米管阵列的邻苯二甲酸二乙脂分子印迹光电化学传感器

以邻苯二甲酸二乙酯(DEP)为模板分子,以吡咯为功能单体,在阳极氧化制备的TiO_(2)纳米管阵列(TiO_(2) NTs)中,通过电聚合法沉积分子印迹聚吡咯(MIP-PPy),构建MIP-PPy/TiO_(2) NTs传感器,用于光电化学检测DEP。采用恒电位i-t曲线和交流阻抗法研究了光电化学传感器的性能。结果表明:MIP传感器对DEP分子表现出优异的光电化学响应和识别能力,在含0.5 mg/L DEP的0.1 mol/L Na 2 SO 4水溶液中,MIP-PPy/TiO_(2) NTs修饰电极的光电流变化明显大于非印迹PPy/TiO_(2) NTs(NIP-PPy/TiO_(2) NTs)修饰电极。MIP-PPy/TiO_(2) NTs传感器的光电流与DEP浓度在0.05~2.80 mg/L范围内呈良好的线性关系,线性方程I(μA)=1.026+1.156 c(mg/L),检出限为0.02 mg/L(S/N=3)。

气体浓度测量中的电化学传感器动态特性补偿

针对电化学气体传感器的动态响应延迟问题,设计了一种电化学气体传感器的动态特性测量装置,研究了气体传感器动态特性补偿及应用。为减小电化学气体传感器的动态响应时间,提出了用粒子群优化(PSO)算法对电化学气体传感器逆建模的动态补偿法,获得动态补偿滤波器模型,对电化学气体传感器的响应-恢复时间进行补偿。将补偿方法应用于研制的存储式气体浓度测试系统,测试结果表明该方法有效地改善了传感器的动态响应特性,并在响应时间上提高了3.6倍,恢复时间提高了2.8倍,具有可移植性强、易于实现的特点。

碳布基树枝状PbO_(2)在H_(2)O_(2)电化学传感器中的应用

碳布支撑的树枝状PbO_(2)复合电极制备过程简单、成本低、电化学性能良好,为H_(2)O_(2)的检测提供了一种简便可行的途径。文章利用电化学沉积法,通过控制沉积方式和沉积条件,获得了碳布支撑的树枝状PbO_(2)电极(CC-dendritic PbO_(2))和聚集状PbO_(2)电极(CC-agglomerated PbO_(2)),并作为H_(2)O_(2)电化学传感器的电极使用。结果表明:相较于CC-agglomerated PbO_(2),CC-dendritic PbO_(2)对H_(2)O_(2)具有良好的电化学催化活性和选择性,其线性响应范围为5×10^(-6)~1.19×10^(-2)mol/L,检测限为0.781μmol/L(S/N=3);基于这一电极所构建的电化学传感器可以实现实际环境水样中H_(2)O_(2)的检测。

基于生物质衍生α-Fe_(2)O_(3)的丙酮气体传感器实验研究

研制具有高灵敏度、低检测限的丙酮气体传感器对于工业生产安全和人体疾病诊断具有重要意义。本文以生物质脱脂棉为模板,采用金属盐溶液浸泡法和空气中煅烧处理相结合的策略制备了α-Fe_(2)O_(3)微米管,然后采用X射线衍射仪、热重分析仪、扫描电子显微镜(SEM)对α-Fe_(2)O_(3)的物相组成与表面形貌进行表征。所制备的α-Fe_(2)O_(3)传感器表现出优异的丙酮传感性能,包括高响应(192.51%@20×10^(-6)),低检测限(1×10^(-6)),优异的重复性和选择性,并分析传感器的敏感机制。该工作不仅为多孔金属氧化物材料的简便设计提供了方案,而且在构建用于高性能丙酮气体检测系统方面具有应用潜力。

纳米金/3-氨丙基-三乙氧基硅烷修饰传感器电化学检测NO_2^-

将3-氨丙基-三乙氧基硅烷(ATS)修饰在玻碳电极表面,再自组装一层纳米金,制备了一种新型NO2-的电化学传感器。该修饰电极对NO2-有较好的催化作用。在pH为3时,NO2-的氧化峰电流与其浓度在5.0×10-7~1.0×10-3mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限可达2.0×10-7mol/L。方法具有较高的灵敏度和较好的重现性。

调制电势脉冲型O_2/CO_2双组份电化学气体传感器研究

基于直接电流法检测ＣＯ２及Ｏ２干扰机理的研究，提出了调制电势脉冲－电流／库仑法快速同时测定Ｏ２和ＣＯ２的新原理．使用微电极并融合计算机控制的快速电势调制技术，建立了调制电势脉冲型Ｏ２／ＣＯ２双组份电化学气体传感器的原型装置，实现了常温下Ｏ２和 ＣＯ２气体的快速同时检测．通过软件编程设计特定的电化学激励信号，保持传感器工作的长期稳定性。

检测空气绝缘分解气体NO_(2)的Pd-MoSe_(2)传感器研究

针对目前NO_(2)传感器响应低、恢复速度慢、功耗高等问题,提出一种用于空气绝缘分解气体NO_(2)检测的金属钯Pd掺杂MoSe_(2)基气体传感方法。制备了本征MoSe_(2)气敏传感器与Pd-MoSe_(2)气敏传感器,并基于所搭建气敏响应测试平台研究其对NO_(2)的气敏响应特性,利用第一性原理计算NO_(2)在MoSe_(2)晶面上的吸附参数和吸附行为。经过气敏特性测试发现:室温工作时,Pd-MoSe_(2)气敏传感器对20μL/L NO_(2)的响应值为3.95,响应时间和恢复时间分别为38 s和46 s,可实现2μL/L NO_(2)的有效检测。理论计算结果表明:本征MoSe_(2)对NO_(2)的吸附为弱物理吸附,而Pd-MoSe_(2)表现为强化学吸附。研究结果可为高性能MoSe_(2)气体传感器的制备及其在NO_(2)在线监测中的应用提供借鉴。

基于纳米MnO_2的免标记型的电化学适体传感器用于腺苷的测定

以纳米MnO2作为适体固定的构建平台,制备了一种用于腺苷灵敏测定的电化学交流阻抗型生物传感器。[Fe(CN)6]3-/4-作为氧化还原探针监测传感器表面电子传递电阻的变化,表面电子传递电阻的变化值与腺苷的浓度在1.0×10-9～1.0×10-7mol/L范围内有很好的线性关系,最低检测限为8.0×10-10mol/L。传感器显示出高的灵敏度、好的选择性和稳定性。

基于FTO-PANI-Pt/Fe_(2)O_(3)的新型电化学传感器快速检测过氧化氢

当过氧化氢(H_(2)O_(2))超过一定量时,容易造成环境污染及生物体受损乃至致死。因此,简单、灵敏的H_(2)O_(2)检测方法的开发十分重要。本项目合成铂/三氧化二铁(Pt/Fe_(2)O_(3)),将其与聚苯胺(PANI)滴涂在FTO电极上,首次得到FTO-PANI-Pt/Fe_(2)O_(3)复合电极,成功构建了一种检测H_(2)O_(2)的新型电化学传感器。在最佳优化实验条件下,实现了H_(2)O_(2)的定量检测,其线性范围为0.2~3.6 mg/mL,检出限为0.4 mM(S/N=3),最佳响应时间为3 min。同时,该传感器展现出良好的选择性和重现性,也能用实际样品的测定。

基于硫掺杂的钨酸铋缺陷型纳米材料Bi_(2)WO_(6-X)S_(X)的光致电化学生物传感器

以掺硫的钨酸铋(Bi_(2)WO_(6-x)S_(x))为底物材料,利用目标物诱导酶辅助双信号扩增策略,构建了一种用于检测肿瘤标志物microRNA-141的光电化学(PEC)生物传感器。结果表明,S掺杂引入的缺陷可以改变Bi2WO6的能带结构,有效地提高电荷分离效率,从而提高光电性能。有缺陷的Bi_(2)WO_(6-x)S_(x)产生了显著增强的PEC信号,用于构建超灵敏的传感平台。此外,在目标物诱导双信号放大策略的帮助下,可以将少量目标物转化为多重产物DNA,进而将二氧化硅纳米颗粒固定在光电极上形成SiO_(2)-DNA纳米簇,从而降低光电流。构建的PEC生物传感器在1 fmol/L~10 nmol/L范围内表现出对于microRNA-141的优异检测性能,检测下限(LOD)为0.3 fmol/L。

基于AuPt/β-CD-RGO构建的H_(2)O_(2)电化学传感器性能研究

在水相中制备β-环糊精修饰氧化石墨烯(β-CD-GO),并采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对材料进行表征。利用恒电位电沉积技术将β-CD-GO电还原到玻碳电极(GCE)表面,以制备β-环糊精修饰还原氧化石墨烯(β-CD-RGO)修饰GCE;以β-CD-RGO修饰GCE为工作电极,进一步采用恒电位电沉积技术将Au与Pt纳米粒子共同电沉积到β-CD-RGO修饰GCE表面,得到AuPt/β-CD-RGO修饰GCE,即过氧化氢(H_(2)O_(2))电化学传感器。基于AuPt/β-CD-RGO修饰GCE,文章采用循环伏安法研究H_(2)O_(2)的电化学行为,并探索电沉积时间对H_(2)O_(2)电催化活性的影响,以期为纺织等行业H_(2)O_(2)电化学检测方法的建立提供依据。

H_2S电化学气体传感器的敏感特性评价

利用六西格玛(six sigma)统计工具对电化学硫化氢(H2S)气体传感器的气体敏感特性进行了研究,并运用Minitab软件对测试数据进行了系统分析.结果显示,所测电化学气体传感器对H2S气体响应良好,灵敏度平均值为0.82μA/10-6H2S.在H2S传感器的量程范围(0～100×10-6)内,传感器的响应输出值与H2S气体体积分数呈现良好的线性关系,相关指数RSq=99.9%;传感器对气体的响应速度较快,响应时间T90<20 s.同时讨论了温度变化对H2S传感器灵敏度和响应输出值的影响.