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第1章 绪论1

1.1 传感器简介1

1.1.1 物理传感器1

1.1.2 化学传感器6

1.1.3 生物传感器10

1.2 电化学传感器概念及分类15

1.2.1 电化学传感器概念15

1.2.2 电化学传感器分类15

1.3 电化学传感器的应用37

1.3.1 在食品和发酵工业中的应用37

1.3.2 在环境监测中的应用38

1.3.3 在医学诊断中的应用39

1.3.4 在军事中的应用41

第2章 溶胶-凝胶衍生的碳陶瓷修饰电极的构置及应用42

2.1 溶胶、凝胶及溶胶-凝胶技术42

2.1.1 溶胶的概念与制备42

2.1.2 凝胶的概念与制备43

2.1.3 溶胶-凝胶的概念与制备44

2.2 溶胶-凝胶衍生的碳陶瓷修饰电极46

2.2.1 碳陶瓷修饰电极的构置原理46

2.2.2 碳陶瓷修饰电极的特点及应用46

2.3 邻苯二酚紫（PCV）修饰碳陶瓷电极的构置及应用47

2.3.1 CCE、PCV/CCE的制备及条件优化47

2.3.2 PCV/CCE的电化学行为49

2.3.3 PCV/CCE对H2O2的电催化作用51

2.3.4 计时安培法检测H2O253

2.3.5 雨水样品中H2O2的测定54

2.3.6 修饰电极的稳定性和重复性55

2.4 铁氰化钕（NdHCF）修饰碳陶瓷电极的构置及应用56

2.4.1 NdHCF的合成及表征57

2.4.2 NdHCF/CCE的制备57

2.4.3 NdHCF/CCE的电化学性质58

2.4.4 NdHCF/CCE的电催化行为61

2.4.5 计时安培法检测H2O263

2.4.6 修饰电极的稳定性和重复性64

2.5 铁氰化铋（BiHCF）修饰碳陶瓷电极的构置及应用65

2.5.1 BiHCF的合成及表征65

2.5.2 BiHCF/CPE及BiHCF/CCE的制备及表征66

2.5.3 BiHCF/CCE的电化学性质68

2.5.4 在BiHCF/CCE上BiHCF的电催化行为69

2.5.5 计时安培法检测N2H472

2.5.6 修饰电极的稳定性和重复性73

第3章 基于纳米材料的电化学生物传感器研究76

3.1 纳米材料简介76

3.1.1 纳米材料的概念76

3.1.2 纳米材料的特性77

3.2 氧化还原蛋白质（酶）的直接电化学78

3.2.1 氧化还原蛋白质（酶）简介78

3.2.2 常见的氧化还原蛋白质（酶）78

3.2.3 氧化还原蛋白质（酶）的直接电化学82

3.3 纳米材料在氧化还原蛋白质（酶）直接电化学中的研究与应用83

3.3.1 金属纳米粒子在氧化还原蛋白质（酶）直接电化学中的应用84

3.3.2 碳纳米材料在氧化还原蛋白质（酶）直接电化学中的应用85

3.3.3 金属氧化物在氧化还原蛋白质（酶）直接电化学中的应用87

3.3.4 量子点在氧化还原蛋白质（酶）直接电化学中的应用87

3.3.5 金属磷酸盐在氧化还原蛋白质（酶）直接电化学中的应用88

3.3.6 其他纳米材料在氧化还原蛋白质（酶）直接电化学中的应用88

3.4 葡萄糖氧化酶在Au NPs-CHIT复合膜上的直接电化学研究89

3.4.1 Au NPs及GOD-Au NPs-CHIT复合膜修饰电极的制备90

3.4.2 GOD-Au NPs-CHIT复合膜的表征90

3.4.3 GOD在GOD-Au NPs/CHIT/GCE的直接电化学92

3.4.4 GOD-Au NPs-CHIT/GCE的生物电催化性能93

3.4.5 GOD-Au NPs-CHIT/GCE的稳定性及重复性96

3.4.6 在血样中葡萄糖应用测定97

3.5 GOD在NdPO4NPs-CHIT复合膜上的直接电化学研究98

3.5.1 NdPO4NPs合成及GOD-NdPO4NPs-CHIT复合膜修饰电极的制备98

3.5.2 NdPO4NPs及GOD-NdPO4NPs-CHIT复合膜的表征99

3.5.3 GOD-NdPO4NPs-CHIT/GCE的直接电化学101

3.5.4 溶液pH值，NdPO4NPs及CHIT对传感器性能的影响103

3.5.5 GOD-NdPO4NPs-CHIT/GCE的生物电催化性能103

3.5.6 GOD-NdPO4NPs-CHIT/GCE的稳定性与重复性106

3.5.7 测定血样中的葡萄糖107

3.6 GOD及血红素类蛋白质在PCNFs-BMIM·PF6-CHIT复合膜上的直接电化学研究107

3.6.1 GOD在PCNFs-BMIM·PF6-CHIT复合膜上的直接电化学109

3.6.2 三种血红素类蛋白质在PCNFs-EMIM·PF6-CHIT复合膜上的直接电化学116

3.7 血红蛋白在C60-BNNT-CHIT复合膜上的直接电化学125

3.7.1 C60-BNNT及Hb-C60-BNNT复合膜修饰电极的制备126

3.7.2 BNNT、C60及C60-BNNT的表征126

3.7.3 C60-BNNT的电化学行为129

3.7.4 Hb-C60-BNNT-CHIT/GCE的直接电化学及电催化性质129

3.7.5 传感器的稳定性和重复性132

第4章 基于生物催化的电化学生物传感研究134

4.1 生物催化的定义、分类及特点134

4.1.1 生物催化的定义134

4.1.2 生物催化的分类及生物催化剂的来源134

4.1.3 生物催化的特点135

4.2 基于生物催化的电化学生物传感器136

4.2.1 基于生物催化的电化学生物传感器原理136

4.2.2 基于生物催化的电化学生物传感器特点136

4.2.3 基于生物催化的电化学生物传感器分类及应用137

4.3 GOD催化诱导NdHCF NPs生成的电化学生物传感器141

4.3.1 电极制备及实验方法142

4.3.2 可行性验证142

4.3.3 时间及组分浓度对NdHCF NPs富集的影响146

4.3.4 葡萄糖检测146

4.3.5 葡萄糖测定的抗干扰性能测试147

4.3.6 8支电极上NdHCF NPs氧化峰电流响应的相对标准偏差147

4.4 GOD-CHIT复合膜催化诱导NdHCF NPs生成的电化学生物传感器148

4.4.1 电极制备148

4.4.2 实验方法149

4.4.3 可行性验证149

4.4.4 NdHCF NPs的电化学行为152

4.4.5 实验条件对NdHCF NPs生成的影响152

4.4.6 葡萄糖检测154

4.4.7 葡萄糖测定的抗干扰性能测试156

4.4.8 6支电极上NdHCF NPs峰电流响应的相对标准偏差156

4.5 基于双酶体系生物催化的电化学生物传感器研究156

4.5.1 HRP-GOD/MWNTs修饰电极制备158

4.5.2 实验步骤158

4.5.3 双酶组装过程表征158

4.5.4 修饰电极的电化学行为161

4.5.5 组装时间及组分浓度对电极性能的影响164

4.5.6 双酶生物传感器在葡萄糖检测中的应用165

4.6 基于生物催化的DNA电化学传感器的构置166

4.6.1 PCR引物设计及扩增168

4.6.2 操作步骤169

4.6.3 可行性验证170

4.6.4 组装时间及组分浓度对电极性能的影响171

4.6.5 电极特异性检测性能测试173

4.6.6 DNA生物传感器中DNA检测中的应用174

第5章 总结及展望176

5.1 总结176

5.1.1 成果176

5.1.2 不足176

5.1.3 新挑战177

5.2 展望177

5.2.1 新材料的开发应用177

5.2.2 新技术和工艺178

5.2.3 新传感效应与仿生化178

5.2.4 再生化与小型化178

5.2.5 多维化与多功能化179

5.2.6 智能化与集成化179

5.2.7 适应性与市场化179

参考文献181

缩略词及符号中英对照表203