研究目的
通过在ZnO纳米棒与ITO电极之间引入还原氧化石墨烯(rGO)，并在紫外光照射下激发以增强电子转移和催化活性，从而提高基于ZnO纳米棒的酶促葡萄糖传感器的性能。
研究成果
基于ZnO纳米棒的酶葡萄糖传感器性能通过还原氧化石墨烯(rGO)和紫外辐照显著提升，表现为电子转移增强、电子-空穴对复合减少及催化活性提高。灵敏度从1.47提升至3.90 μA·mM?1·cm?2，检测限从2.3降至0.5 μM，该传感器对真实血清分析展现出高选择性、稳定性和可靠性，在临床诊断及其他酶生物传感器领域具有应用潜力。
研究不足
制备的葡萄糖传感器的线性范围小于某些原始ZnO基传感器，其米氏常数较大，表明葡萄糖氧化酶对葡萄糖的亲和力较低。由于葡萄糖氧化酶脱落和还原氧化石墨烯剥落，稳定性随时间下降。该研究仅限于葡萄糖检测，在未经进一步优化前可能不适用于其他生物传感器。
1：实验设计与方法选择：
研究涉及在rGO/ITO电极上合成ZnO纳米棒，固定葡萄糖氧化酶(GOx)，并在紫外光照射下进行电化学测试以评估传感器性能。理论模型包括能带结构和肖特基势垒效应。
2：样本选择与数据来源：
使用ITO电极、rGO粉末、GOx酶及多种化学品。样品通过水热合成法和滴涂法制备。
3：实验设备与材料清单：
设备包括场发射扫描电镜(FE-SEM, SU8000, 日立)、X射线衍射仪(XRD, Advanced D8 A25, 帕纳科)、拉曼光谱仪(HR800, 堀场JOBIN YVON)、接触角分析仪(OCA20, 德国Dataphysics)、电化学工作站(CHI660D, 上海辰华仪器有限公司)及紫外光源(ZTF, 西安天隆科技有限公司)。材料包括rGO、ITO玻璃、GOx、Nafion、葡萄糖、尿素、尿酸、抗坏血酸及各类试剂。
4：实验步骤与操作流程：
包括rGO/ITO电极制备、ZnO纳米棒水热合成、GOx固定化、Nafion涂层涂覆，以及黑暗和紫外条件下的电化学测试(电化学阻抗谱、循环伏安法、电流响应)。
5：数据分析方法：
采用电化学阻抗谱、循环伏安曲线、灵敏度与检测限的校准曲线，以及选择性、稳定性的统计方法分析数据。
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Field Emission Scanning Electron Microscope
SU8000
Hitachi
Characterize the morphologies of the rGO and ZnO nanorods.
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X-ray Diffractometer
Advanced D8 A25
Panak
Examine the crystal structures of the rGO and ZnO nanorods.
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Raman Spectrometer
HR800
Horiba JOBIN YVON
Verify the crystalline quality of the rGO and ZnO nanorods.
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Contact-angle Analyzer
OCA20
Dataphysics
Determine the contact angles of the ZnO/ITO and ZnO/rGO/ITO electrodes.
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Electrochemical Workstation
CHI660D
Shanghai Chenhua Instrument Co., Ltd
Conduct electrochemical tests including EIS, cyclic voltammetry, and amperometric response.
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UV Light Source
ZTF
Xi’an TianLong Science and Technology Co., Ltd
Irradiate the working electrodes with UV light to stimulate the ZnO nanorods.
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Blood Glucose Meter
309
Yuwell
Measure glucose concentrations in serum samples for comparison with the as-prepared sensors.
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