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摘 要

银纳米线由于较强的催化性能、优异的电子传递能力、高度的生物相容性等特点在电化学生物传感领域研究发展十分迅速。本文介绍了用多元醇法合成银纳米线，通过调控反应时间、反应温度、氯离子浓度来制备形貌均匀的银纳米线，利用X射线衍射、扫

循环伏安法、计时电流法等电化学测试考察银纳米线修饰电极的电化学传感性能。

主要的研究结果如下：反应温度为160 ℃、反应时间为1 h、Cl^—浓度为0.2 mM是最佳的制备条件，在此条件下合成的银纳米线为形态均一的网络结构，直径约为200 nm。通过电化学测试可得银纳米线修饰电极具备较好的传感性能，检测葡萄糖的灵敏度为12.3 μA·cm^-2·mM^-1，响应时间约为2 s，线性范围为0.01-1 mM。

关键词：银纳米线 生物传感器 多元醇法 葡萄糖

Synthesis of Silver Nanowires and Their Properties for Glucose Sensing in Fermentation

Abstract

Silver nanowires have developed rapidly in the field of electrochemical biosensors due to their desirable properties, which include strong catalytic performance, high electron transport capability and excellent compatibility with biomolecules, etc. In this paper, silver nanowires were synthesized by polyol method. The synthesis time, synthesis temperature and concentration of chloride ions were adjusted with the aim of producing uniform silver nanowires. The morphology, structure and composition of the products were characterized by means of X ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive X-Ray spectroscopy to investigate the influences of different synthesis parameters. Then the properties were investigated by electrochemical tests.

The experiment results showed that synthesis time, synthesis temperature and concentration of Cl^— ions had great influences on the morphology of silver nanowires. The optimal conditions for the synthesis of silver nanowires were time and temperature of 160 ℃ and 1h, respectively, and concentration of Cl^— was the most suitable at 0.1 mM. The uniform morphology of silver nanowires could be achieved under this condition. The electrochemical properties of glucose solution were as follows: the sensitivity was 12.3 μA·cm^-2·mM^-1; the current response time was 2 second; the linearity range was 0.01-1 mM.

Keywords: Silver nanowires; Biosensor; Polyol method; Glucose

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 电化学生物传感器 1

1.2.1 电化学生物传感器简介 1

1.2.2 酶生物传感器的简介及发展历程 2

1.3 银纳米线简介 3

1.3.1 银纳米线的结构及性质 3

1.3.2 银纳米线的制备方法 4

1.3.3 多元醇法合成银纳米线的原理 5

1.3.4 银纳米线的应用 6

1.4 研究目的及内容 7

第二章 银纳米线材料的合成及表征 8

2.1 引言 8

2.2 实验部分 8

2.2.1 实验仪器与试剂 8

2.2.2 银纳米线的合成 9

2.2.3 银纳米线形态的表征 10

2.3 结果与讨论 10

2.3.1 银纳米线微观结构的表征 10

2.3.2 合成条件对银纳米线形貌的影响 11

2.4 本章小结 13

第三章 基于银纳米线的葡萄糖生物传感性能的检测 14

3.1 引言 14

3.2 实验部分 15

3.2.1 实验仪器与试剂 15

3.2.1 基于银纳米线修饰电极的制备 15

3.2.2 修饰电极的电化学测试 16

3.3 结果与讨论 17

3.3.1 修饰电极的表征 18

3.3.2 银纳米线修饰电极的传感性能 17

3.3.3 银纳米线修饰电极的抗干扰性能 21

3.4 本章小结 21

第四章 结论与展望 23

4.1 结论 23

4.2 展望 23

参考文献 24

致谢 29

第一章 绪论

1.1 研究背景

我国的发酵产业规模位居世界第一，但传统的粗放化发酵模式，依靠人工经验判断反应情况，造成大量原料浪费，使得发酵产业是仅次于造纸行业的第二大污染源。因而精确检测相关物质的浓度，控制发酵过程，则成为解决这一问题的重要手段。

在发酵产业中，葡萄糖是许多发酵产物（如抗生素、氨基酸、维生素、乙醇[1-3]）的主要碳源，发酵过程中葡萄糖浓度的控制十分重要，是工业质量和过程控制的关键指标[4]。目前的葡萄糖检测技术有滴定法[5]、色谱法[6]、电化学法[7]等，其中以化学修饰电极为基础的生物传感器由于分析快速、灵敏度高以及成本较低等特点在发酵过程的检测应用中具有十分广阔的前景。

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