三维交错多孔氧化铜纳米片的制备及其对葡萄糖的无酶检测

本文采用液固反应与高温退火相结合的方法，在不使用有机试剂及稳定剂的条件下在铜基体上成功的合成了三维交错多孔氧化铜纳米片。氧化铜的三维多孔结构，使其具有大的比表面积并且纳米片上的介孔和微孔有利于电子的传递。利用壳聚糖良好的生物兼容性，导电性和成膜性制备壳聚糖氧化铜有机–无机复合材料电极用于葡萄糖的无酶电化学检测。此电极具有制备简单、响应快速检测线低的优点，并且在常见干扰物尿酸，抗坏血酸，多巴胺等共存条件下对葡萄糖检测具有良好的选择性。

在世界范围内，糖尿病是导致死亡和残疾的主要原因之一，并且还与心脏病、肾衰竭、失明等疾病密切相关，在全球范围内大约有1.7 亿糖尿病人。经常检测机体的血糖水平是预防糖尿病的重要措施[1]。

而且，葡萄糖液也广泛应用于食品和制药行业。因此，准确的检测葡萄糖的含量在医学诊断，食品生产， 制药行业及其他领域具有重要的意义[2]。电化学检测因其具有操作简单，检测灵敏度高，响应快速，性价比高而被广泛发展和运用。到目前为止，葡萄糖传感器已经经历过了3 代。第一代的检测依靠耗氧量或者H2O2 的生成量，但是这种检测受缺氧的限制。为了去克服那些问题，第二代传感器基于介体做出了发展，例如非生物学的电子受体和纳米材料电气连接。之后，第三代传感器被制作出来，不含有介体。

由于电子直接从葡萄糖传递到电极，所以需要的工作电压很低，就导致了具有很高的灵敏度和响应快速的优点[3]。大多数第三代葡萄糖传感器依赖于固定的高选择性和高灵敏性的酶[4]。但是酶的生物活性很容易受固定方法和实验条件的影响，导致低的稳定性和可再现性[5] [6] [7]。为了解决那些弊端，开发灵敏度高稳定性好的无机纳米材料基的第三代无酶葡萄糖传感器成为研究的热点问题[8] [9] [10]。

CuO 是一种p 型半导体材料，禁带宽度约1.2 eV，外层电子轨道排布为3d9，具有很好的化学稳定性和电化学活性，被广泛应用于催化，半导体，气体传感，生物传感及晶体管领域[11]。纳米结构的CuO具有大的比表面积和潜在的尺寸效应使其拥有优于其他同类型材料的物理和化学性质。利用纳米结构的CuO 作为电极材料制备无酶葡萄糖传感器吸引了大量的研究兴趣。

本文通过温和的方法利用液固反应与高温退火相结合，以过硫酸铵为氧化剂，调节溶液的pH 及随后的热处理在铜基体上成功的合成了三维多孔氧化铜纳米片。方法简单，性价比高，并通过XRD SEM等手段对其成分及形貌进行了表征。CuO 的三维多孔结构，使其具有大的比表面积并且纳米片上的无数介孔和微孔有利于电子的传递，使其表现出良好的电催化活性，高的选择性和稳定性。作为天然高分子多糖，壳聚糖具有良好的生物兼容性，导电性和成膜性，基于此特性，制备了壳聚糖氧化铜有机-无机复合材料电极，并研究了此电极对葡萄糖的无酶传感性能。