葡萄糖传感器在食品、临床、生物、环境等领域应用广泛。在食品工业中,像发酵过程、乳制品生产、饮料调配等都对葡萄糖含量有严格的控制;而在临床上,血糖含量的高低直接影响着人体的生命健康;因此葡萄糖传感器的研发十分重要。常见的葡萄糖传感器分为酶传感器和非酶传感器。酶传感器虽已出现40余年,但因为酶稳定性易受环境干扰,使得该类传感器的应用受到限制;而非酶传感器成功克服了酶传感器易受干扰的缺点,成为近年研究的一大热点。据文献可知,很多金属的表层结构和亚单层结构之间,性质会有明显差异。同时也有很多金属,由于存在某些特殊性质,在和其它金属结合时会产生一种协同作用。如果能将这些特性应用于电极制备,在催化效率,催化机理等方面进行改进,得到的传感器定会表现出非常优异的性能。本论文主要包括以下实验:1.镍在玻碳电极上自吸附的研究。用自吸附的方法将Ni2+组装至玻碳电极表面,接着在碱性溶液中对电极进行连续电化学伏安扫描,在电势的作用下,吸附的Ni2+转变为超薄的Ni(OH)2/NiOOH层状结构,得到GCE-NiII/NiIII电极。在最优制备条件(50 mmol/L Ni2+组装30 min,测量电势0.5 V)下对此电极进行电化学性能测试。发现其对葡萄糖展现出了非常好的电催化活性:线性范围0.05~7 mmol/L,斜率为1.0106μA/mmol·L-1(灵敏度),相关系数为0.9996,检测下限为10.9μmol/L(按照3倍性噪比计算),响应时间4 s。实验中,仅仅使用非常微量的Ni2+便可制备出具有高催化活性的GCE-NiII/NiIII电极,方法简便,过程易控;且稳定性和抗干扰能力都较强。2.铋在铂电极上自吸附的研究。研究表明,金属铋呈现表层结构或呈现亚单层结构时,其性质有着明显差异。实验中通过简单的吸附方法,将Bi3+自组装至铂电极表面,形成亚单层铋。得到的BiIII-Pt电极在催化葡萄糖时与普通Pt电极相比,在正负电势区域都出现出一个强葡萄糖催化氧化电流峰。通过各种测试对其机理进行分析,发现Bi0或BiIII对羟基OH—都有强烈的吸附作用,而吸附的OH—同时又会与相邻的Pt所共享,形成Pt-OH这种对葡萄糖具有强催化性的结构,协同催化葡萄糖。在最优制备条件(0.4 mmol/L Bi3+自组装20 min,测量电势0.45 V)下对此电极进行电化学性能测试。发现其对葡萄糖展现出了非常好的电催化活性:线性范围0.01~2 mmol/L,斜率为3.79μA/mmol·L-1(灵敏度),相关系数为0.9991,检测下限为1.3μmol/L(按照3倍性噪比计算),响应时间3 s;且具有良好的稳定性和抗干扰能力。3.铋在纳米铂颗粒上自吸附的研究。使用葡萄糖作为保护剂,硼氢化钠为还原剂,通过还原氯铂酸钾,成功的合成出类似二十面体的纳米铂胶体。仪器分析发现,纳米铂颗粒分散性良好,大小均一,粒径约为6 nm,且纳米颗粒亲水性较强,电化学性能优异。在前期工作的基础上,使用自吸附的方法,将BiIII组装至制备出的纳米铂颗粒表面,进而固定至玻碳电极上,得到BiIII/nanoPt/GCE电极。电化学性能测试发现,其对葡萄糖的电催化性能非常优异。一方面,这是由于铋的存在引入了大量的羟基OH—与铂结合,导致了活性位点的增多;另一方面,是由于铋铂间的相互作用,使得玻碳电极表面纳米铂颗粒的固定量大大增加。在最优制备条件(20μL纳米铂胶体溶液和30 mmol/L Bi(NO3)3组装30 min,测量电势0.50 V)下对此电极性能进一步测试。发现其对葡萄糖展现出了非常好的电催化活性:线性范围1.0μmol/L~0.3 mmol/L,斜率为23μA/mmol·L-1(灵敏度),相关系数为0.9982,检测下限为0.43μmol/L(按照3倍性噪比计算),响应时间2 s;且具有良好的稳定性和抗干扰能力。