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基于GR-MWCNT-Au叉指电极的无酶碳水化合物传感器
摘要：
本文研究了基于GR-MWCNT-Au叉指电极的无酶碳水化合物传感器。使用化学还原法制备了氧化石墨烯-多壁碳纳米管复合材料，并将其修饰在Au叉指电极上。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜和循环伏安法对修饰电极的性质进行了表征。在磷酸缓冲溶液中，无酶传感器对葡萄糖和木糖的电化学性能进行了研究，并优化了电化学检测参数。实验结果表明，GR-MWCNT-Au修饰的叉指电极具有较高的电化学反应活性，对葡萄糖和木糖具有良好的选择性和灵敏度。该传感器具有快速响应、良好的稳定性和重复性，可用于实际样品中无酶碳水化合物的检测。
关键词：GR-MWCNT-Au复合材料；叉指电极；无酶传感器；葡萄糖；木糖
引言：
随着碳水化合物作为能量来源的重要性日益凸显，开发快速、灵敏、选择性的无酶碳水化合物传感器成为一个热门研究领域。传统的碳水化合物传感器通常基于酶的催化作用，但酶的失活、功能降低等问题限制了其应用范围。因此，发展无酶碳水化合物传感器具有重要意义。
氧化石墨烯（GrapheneOxide，GO）和多壁碳纳米管（Multi-walledCarbonNanotubes，MWCNTs）是一种具有良好导电性和催化活性的材料，被广泛应用于电化学传感器的制备。金纳米颗粒（GoldNanoparticles，AuNPs）是一种常用的增敏材料，可以提高电极的反应活性。Au叉指电极具有较大的比表面积和良好的电化学性能，适用于传感器的制备。
本文研究了基于GR-MWCNT-Au叉指电极的无酶碳水化合物传感器。首先，通过化学还原法制备了GR-MWCNT-Au复合材料，然后将其修饰在Au叉指电极上。通过扫描电子显微镜（ScanningElectronMicroscopy，SEM）、原子力显微镜（AtomicForceMicroscopy，AFM）和循环伏安法（CyclicVoltammetry，CV）对修饰电极的形貌和表面性质进行了表征。
实验部分：
1.实验材料和仪器
实验所用材料包括氧化石墨烯、多壁碳纳米管、金纳米颗粒，葡萄糖和木糖等。实验所用仪器包括电化学工作站、扫描电子显微镜、原子力显微镜等。
2.材料制备
（1）制备氧化石墨烯-多壁碳纳米管复合材料：将氧化石墨烯和多壁碳纳米管以一定比例分散在乙醇中，通过化学还原法还原氧化石墨烯得到复合材料。
（2）修饰Au叉指电极：将制备的复合材料通过滴涂的方式修饰在Au叉指电极表面。
3.实验步骤
（1）表征修饰电极：使用SEM和AFM对修饰电极的形貌进行观察，使用CV对修饰电极的电化学性能进行测试。
（2）无酶传感性能测试：在磷酸缓冲溶液中，使用CV对无酶传感器对葡萄糖和木糖的电化学性能进行测试，并优化测试参数。
（3）传感器性能评价：通过对不同浓度的葡萄糖和木糖进行测试，评估传感器的选择性、灵敏度、稳定性和重复性。
结果与讨论：
SEM和AFM结果表明，GR-MWCNT-Au修饰的叉指电极表面均匀覆盖了复合材料。CV结果显示，修饰电极具有较大的氧化还原峰电流，说明修饰层具有良好的电化学反应活性。无酶传感器对葡萄糖和木糖的CV曲线呈现出明显的峰电流，且在较宽的浓度范围内呈线性关系。选择性实验证明，传感器对葡萄糖和木糖具有良好的选择性。
结论：
本文设计并制备了基于GR-MWCNT-Au叉指电极的无酶碳水化合物传感器。该传感器对葡萄糖和木糖具有良好的选择性和灵敏度，具有快速响应、良好的稳定性和重复性。该传感器可用于实际样品中无酶碳水化合物的检测。
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