基于膠體球法的微納結構陣列構筑及其性能研究.pdf

1、納米材料和納米技術自誕生以來一直是科學研究者們探索的前沿課題，多維度的、形貌豐富的、性質多樣的納米材料及其合成技術是二十一世紀新的研究熱點。其中，二維有序納米孔結構陣列是現(xiàn)今物理、化學、生物、材料科學和器件研究的前沿課題之一，在電磁儲存器件、催化反應、生物傳感、熱電、磁學、信息科學等方面都有著非常豐富的應用發(fā)展遠景。
　　在本論文中，采用液面自組裝的方法合成整齊有序的單層膠體球模板，利用恒直流電壓在模板上沉積出宏觀尺度上有序孔結構

2、陣列，并研究其形貌和成分，分析了其生長規(guī)律，然后結合有序孔結構陣列的特點制備了生物傳感器且研究了其電化學性能。具體內容如下：
　　(1)在經(jīng)過嚴格超聲清洗的玻璃片上，采用液面自組裝的方法合成了整齊有序的單層聚苯乙烯膠體球模板，用SEM觀察了膠體球模板的細微結構。
　　(2)在有序的膠體球模板上，采用恒直流電化學沉積的方法合成多孔的Au有序微納陣列，用SEM觀察發(fā)現(xiàn)其形貌呈六方密排的多孔狀，比表面積非常大，用XRD和TEM對其

3、物相、成分和晶體結構進行了表征，初步推斷多孔Au有序納米陣列的生長機理。再在此基礎上對其進行辣根過氧化氫酶的修飾以制備H2O2酶生物傳感器，然后用電化學分析儀研究了其生物傳感性能，用循環(huán)伏安和計時電流法探測并表征了其電化學性能，結果發(fā)現(xiàn)其靈敏度為332.0μA·mM-1·cm-2，遠遠大于傳統(tǒng)的Au電極傳感器。
　　(3)在有序的膠體球模板上電化學沉積Au-Cu復合納米有序孔陣列，通過改變電解液的配比方式來控制復合材料中Au和Cu

4、的比例，用SEM觀察其形貌的變化規(guī)律，用EDS分析數(shù)據(jù)分析其成分的遞變規(guī)律，從而發(fā)現(xiàn)隨著電解液的配比不同，生長出的合金形貌和成分皆有所不同，且呈現(xiàn)遞進關系，合金中Au的含量越高，結構越疏松多孔，反之Cu含量越高則越致密。
　　(4)用電化學分析儀探測了Au-Cu比例為1:1時的復合納米有序孔陣列對H2O2的生物傳感性能，利用循環(huán)伏安和計時電流對其進行表征，結果發(fā)現(xiàn)其靈敏度為6101.3μA·mM-1·cm-2，探測極限為5μM，且

5、僅僅對H2O2響應，具有很好的抗干擾性能，同時還比較了單質材料和合金材料的生物傳感性能的差異優(yōu)劣。
　　(5)在有序的膠體球模板上恒直流電化學沉積生成Cu-Cu2O有序孔陣列，用SEM、XRD和XPS對其形貌、物相、成分和晶體結構進行了表征，發(fā)現(xiàn)Cu-Cu2O有序孔陣列呈六方密排的碗狀結構，其中Cu含量為73.6％，而Cu2O含量僅為26.4%，推測了其生長機理。再在0.1MPBS底液中探測其對H2O2的無酶生物傳感性能，并且用循