金磷复合纳米粒子的粒径及TEM图
葡萄糖的电催化氧化是一个脱氢过程, 一个葡萄糖分子完全氧化成二氧化碳有24个电子发生转移, 具有很高的比能量, 可用于构建生态友好型生物燃料电池, 成为新一代绿色能源. 此外, 葡萄糖是动植物及微生物体新陈代谢过程中极为重要的一种单糖分子. 葡萄糖的分析与检测对人体的健康及疾病的诊断、治疗和控制有着重要意义,因此,葡萄糖传感器的研究始终是化学与生物传感器研究的热点之一.
常见的葡萄糖电化学传感器主要分为有酶和无酶2种类型. 尽管酶基电化学传感器具有较好的选择性和灵敏度, 但在使用酶传感器过程中会显示出许多缺点, 如酶的价格非常昂贵, 活性易随时间降低, 受温度、湿度、pH、有毒物质的影响较大, 导致在固定化过程中非常容易变性. 这些缺点都使得酶基传感器不能提供长期的稳定性, 从而极大地限制了其实际应用. 无酶葡萄糖传感器是是一种基于葡萄糖分子在相关催化活性材料表面的电催化氧化信号对其进行定性及定量检测的传感装置. 其主要原理是葡萄糖在电极上的氧化电流可与葡萄糖的浓度成线性关系, 这种线性关系使之有可能应用于葡萄糖传感器, 检测血液中葡萄糖的含量. 无酶葡萄糖传感器性能(如响应时间、使用寿命、灵敏度、选择性等)提升的关键就是开发制备过程简单、成本适中, 且对葡萄糖氧化具有很高电催化活性的新型电催化材料. 近期研究表明, Au纳米粒子(NPs)对葡萄糖氧化具有较高的电催化能力, 因此葡萄糖在AuNPs上的电化学氧化是近年来糖类催化氧化领域的热点.
南京师范大学化学与材料科学学院唐亚文等人采用白磷还原法制备了磷修饰的金纳米粒子(Au-P NPs), Au-P NPs的粒径能够通过改变氯金酸与白磷的投料摩尔比进行有效调控. 采用X-射线粉末衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱 (FT-IR)和透射电子显微镜 (TEM) 和电化学测试来表征Au-PNPs的形貌、结构和表面组成. 循环伏安测试表明, 在pH7.4的磷酸缓冲溶液中, Au-P NPs修饰电极对葡萄糖电化学氧化有良好的催化性能. 通过与柠檬酸钠还原法制得的金纳米粒子(Au-Cit NPs)的电化学性质比较, 发现Au-PNPs对葡萄糖的电催化氧化具有优良的稳定性. 基于此Au-PNPs修饰电极的葡萄糖无酶电化学传感器对于葡萄糖检测具有宽的线性检测范围(9.0×10–6~1.8×10–2mol/L)和低的检出限(5.0×10–6 mol/L).