基于ZnO的复合纳米材料的电化学传感器研究 本科 材料化学 毕业论

基于ZnO的复合纳米材料的电化学传感器研究 本科 材料化学 毕业论文 开题报告

毕业设计（论文）开题报告

学 院 专 业 学 号 姓 名 指导教师 日 期

理学院 化学系 09122598 陈 强 李 丽副教授 二○一三年三月二○日

基于ZnO的复合纳米材料的电化学传感器研究 本科 材料化学 毕业论文 开题报告

课题名称 课题来源

基于 ZnO 的复合纳米材料的电化学传感器研究 自拟

一 、 课 题 背 景 及 意 义

(课题的立题依据及研究意义) 纳米颗粒的量子尺寸效应和表面效应，使表面的键态和电子态都与内 部不同，导致其表面活性点位增加，将其制备成电化学传感器，会对某些 物质的电化学行为产生特有的催化效应，从而提高检测的灵敏度和选择 性。纳米材料具有大的表面积和很好的化学稳定性、很好的生物兼容性， 而且可以有效的引发或促进蛋白质与电极之间的直接电子转移。因此，纳 米生物传感器在直接电化学中具有广泛的应用。 尽管很少有纳米材料生物传感器能够实现商业化应用，不同结构的纳 米材料的相互组合形成的复合材料因其突出的协同作用已经成为主要的 发展趋势。与传统生物传感器相比，基于功能纳米材料( 尤其是功能纳米 复合材料) 的生物传感器已在 DNA、RNA、蛋白质、葡萄糖、农药以及临 床、食品、环境样品中小分子的检测方面展现出很多优越性。

二 、 课 题 研 究 现 状 及 发 展 趋 势

(课题研究领域的发展现状及可能的发展方向) 目前， 纳米生物传感器的制备方法有很多。 早在 20 世纪 90 年代初， Padeste 等人就已经通过蒸发法在金电极上构筑纳米生物传感器。随后， 分子自组装法、溶胶-凝胶法、离子液体固定法、无机材料吸附法、高分 子膜固定法和碳糊法等相继被用于制备纳米生物传感器。 纳米材料的出现 和发展为生物传感器提供了无穷的发展空间。 利用纳米材料独特的物理和 化学性质，生物传感器的性能目前已经被提高到一个新的水平，不仅可以 使其快速化、微型化及多功能化，而且它还具有灵敏度高、选择性好、稳 定性高、响应速度快、检测范围宽和耐负荷性高等优点。因此，纳米生物 传感器有望发展成多功能集成、便携、一次性快速检测的分析检测仪器， 可广泛用于食品、环境、战场、人体疾病等领域的快速检测。 纵观国内外纳米生物传感器的整体发展趋势可以看到，近年来，纳米 生物传感已得到纳米、生物医学、化学等领域的广泛关注，成为分析化学 发展的主要研究方向。 首先将一些新兴的检测原理与技术和功能纳米复合 材料相结合，以提高检测方法的灵敏度和准确性，其次，引入生物纳米新 技术，发展新型功能化纳米复合材料，最后，开发新的研究对象，如肿瘤 细胞表面高表达物质的特异性检测、DNA/RNA 序列、各种蛋白质、氨基酸 等，以拓

展纳米生物传感的应用领域。

基于ZnO的复合纳米材料的电化学传感器研究 本科 材料化学 毕业论文 开题报告

三 、 研 究 内 容 及 研 究 目 标

(对研究的内容进行说明，并阐明要达到的目标) 研究内容：通过将银原子被包裹于纳米氧化锌中，用此作为修饰剂， 观察其在生物传感器中的应用情况。取峰值变化较大的某几种氧化物，研 究其在修饰电极上的电化学行为，并与裸电极进行比较。找到合适的研究 对象后，开始对体系的条件进行逐步的优化。调节缓冲溶液 pH 值、调整 不同的电位浓度等，选择响应更灵敏,重现性更好以及性能更稳定的实验 条件。在采用最佳实验条件下，绘制工作曲线。其中，整个实验的第一步 和第二步是最困难的。因为，首先要寻找合适的金属氧化物需要在前期不 停地纺丝、测试。而优化条件参数中，找出最理想的实验条件需要顾虑整 个体系的变化。此外，对于实验中不乏干扰影响，这也是研究过程中需要 注意的。 研究目标：通过制备纳米氧化锌包银，将其修饰电极，实现对生物分 子的高灵敏度检测。

四 、 预 计 的 研 究 难 点

(课题研究过程中可能遇到的理论难题或技术难点) 首先，对于纳米氧化锌，纳米氧化锌包银的结构，以及其在电化学方 面所表现出来的性质，是本课题的难点之一； 其次，现已选定了修饰剂，但是对于研究对象，测量方法，各种离子 的干扰等情况，亦是本课题的难点之一； 最后， 因为可供参考的文献极其有限， 所以要从最初始的原料的选用， 方法的确定，条件的优化等各个方面，没有可参考性，只能一步一步的去 尝试，所以也是本课题的难点之一。

五 、 创 新 点

(选题、观点、理论、材料、方法等创新点) 此研究课题的创新之处便在于将银原子与纳米氧化锌结合在一起， 制 备成纳米复合材料，综合运用于电化学生物传感器中。经过一番文献的搜 索，已经大致了解了关于电化学生物传感器如今的发展状况，以及未来的 发展前景和趋势， 而本实验中将一维纳米银原子和三维的纳米氧化锌融合 在一起，使其性能发生了一定的改变，这样，有可能会使其电化学响应更 加的灵敏和精确。并且，纳米氧化锌的研究与应用中，多用于光学，气敏 等方面，而用于电化学方面的就很少很少，所以本课题大胆的做了此次常 识，希望会有一个很好的实验结果。也希望能为其他相关的研究提供一定 的参考价值。

基于ZnO的复合纳米材料的电化学传感器研究 本科 材料化学 毕业论文 开题报告

教务处制