金属纳米材料构建的无酶过氧化氢传感器的研究进展

童裕佳吴益华白红艳

摘要：文章主要介绍金属纳米材料构建的无酶过氧化氢传感器。无酶法克服了介质、pH、温度、时间等因素对酶的活性以及灵敏度的影响。

关键词：H2O2；无酶；传感器；检测

1 概述

过氧化氢（H2O2）被广泛应用于化工、印染、食品等行业。H2O2也是生物体系中一种重要的物质，因此H2O2的检测具有重要的意义。电化学法检测H2O2主要采用电流型生物传感法。生物传感法又分为酶法和无酶法。酶法具有高选择性和灵敏度，但酶易受外界因素（温度、介质、温度、湿度等）影响，因此，无酶法备受关注。

2 金属纳米材料构建的无酶H2O2传感器

2.1 贵金属纳米粒子构建的无酶H2O2传感器

金属纳米材料，特别是贵金属纳米材料，具有多重氧化态和吸附特性，具有较高的催化活性。Pt、Pd、Au、Ag由于具有较高的催化活性，均可构建无酶H2O2传感器。传感器性能会受到电极材料、材料修饰方法及纳米材料形貌的影响。采用Pt纳米粒子修饰的玻碳电极（GCE）比ITO检测限低2个数量级。PdNPs/MWCNTs/Nafion修饰GCE相对于PdNPs修饰GCE对H2O2的检测具有更宽的线性范围。金纳米粒子的形貌会影响H2O2的灵敏度[1]。GCE表面的金纳米微球（AuNSs）和金纳米棒（AuNRs）的比例为1：3和1：5时，对H2O2检测的灵敏度分别为 54.53μ AmM-1和58.51μAmM-1，均比金纳米粒子修饰GCE（11.13 μAmM-1）高很多。

2.2 双金属纳米粒子构建的无酶H2O2传感器

近年来，双金属纳米材料相对于单一金属纳米材料既具有较高的催化活性，又具有纳米材料独特的性能，因此引起人们广泛的兴趣。AuAg、AuPt、AuPd、PtPd[2，3]、PtSe、PtIr、PdRh可用于构建无酶H2O2传感器。哑铃型PtPd/Fe3O4纳米复合材料构建的无酶H2O2传感器[2]，对H2O2的还原具有较高的催化性能，与PtPd纳米粒子构建的无酶H2O2传感器[3]相比，PtPd/Fe3O4具有更低的检测限，可能是PtPd纳米粒子与Fe3O4纳米材料协同作用的结果。

2.3 金属氧化物纳米粒子构建的无酶H2O2传感器

金属氧化物纳米材料是新型半导体材料，因其纳米颗粒的粒径极小、比表面积极大，而表现出截然不同于其他材料特性，在光学、电子学、传感器、特殊催化、染料敏化太阳能电池等领域有重要的应用。MnO2[4]、TiO2[5]、CO3O4[6]、CuO[7，8]和Cu2O可以构建无酶H2O2传感器。但大多数金属氧化物纳米粒子基于H2O2的电催化氧化，因此具有较高的检测电位。MnO2与磷酸双酯复合膜电极[4]、TiO2/MWNTs修饰电极[5]、CO3O4修饰电极[6]对H2O2检测电位分别为0.65V（vs. SCE）；0.4V（vs. Ag/AgCl）；0.42V（vs. SCE）。检测电位过高会影响实际生物样品的分析。基于CuO纳米材料修饰电极检测电位较低，分别为0.1V（vs. Ag/AgCl）[7]和-0.3V（vs. SCE）[8]，因为CuO对H2O2既有氧化作用，又有还原作用。CuO更适合构建无酶H2O2传感器。

3 结束语

贵金属、双金属和金属氧化物纳米材料构建的无酶H2O2传感器对H2O2的检测具有操作方便、快速，灵敏度高，稳定性高，重现性好，抗干扰能力强等优点。当然，也存在一些缺点，例如检测受到空间限制，不能实时监测。

感谢浙江省嘉兴学院南湖学院院内科研重点课题项目：半导体纳米材料的可控合成及其在无酶电化学传感器中的应用（N41472001-10）项目的资助。

参考文献

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