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镍纳米粒子修饰碳糊电极直接电催化鸟嘌呤的研究
摘要：
本文以镍纳米粒子修饰碳糊电极为研究对象，研究该电极对鸟嘌呤的直接电催化反应。首先通过扫描电子显微镜对电极表面形貌进行表征，然后使用循环伏安法和交流阻抗法研究鸟嘌呤在电极上的电催化行为。结果表明，镍纳米粒子修饰的碳糊电极具有较好的电化学活性和催化效果，能够实现鸟嘌呤的高灵敏检测。因此，该电极在生物传感、电化学分析等领域具有广泛应用前景。
关键词：镍纳米粒子；碳糊电极；鸟嘌呤；直接电催化
正文：
Ⅰ.引言
鸟嘌呤是一种重要的核酸组成部分和细胞能量代表物，广泛存在于生物体内。因此，对鸟嘌呤的高灵敏检测在医疗、生物学等领域具有重要意义。传统的鸟嘌呤检测方法包括色谱、液质联用等复杂的手段，这些方法操作烦琐，需要昂贵的仪器设备，不能满足实际检测要求。而电化学方法具有灵敏度高、简单快捷、操作方便的特点，近年来受到越来越广泛的关注。
碳材料作为一种优良的电极材料，因其优秀的导电性和化学稳定性而被广泛应用于电化学传感器中。而镍纳米粒子因其优异的电催化性能也被广泛研究和应用于电催化反应中。本研究旨在通过将镍纳米粒子修饰在碳糊电极上，实现对鸟嘌呤的直接电催化反应，以期达到高灵敏度、高选择性、高稳定性的检测效果。
Ⅱ.实验部分
1.材料和仪器
本实验所使用的材料为鸟嘌呤、镍粉、聚乙烯醇、氢氧化钠、琼脂、碳糊电极等。仪器包括扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、循环伏安法、交流阻抗法等。
2.实验步骤
(1)碳糊电极表面处理
将碳糊电极通过机械打磨使电极表面光滑，然后清洗干净，置于紫外灯下照射30min，使表面紫外线处理。
(2)制备镍纳米粒子
将50mg的镍粉加入20ml的聚乙烯醇中，加热至70℃，搅拌30min，使镍粉均匀分散，然后加入氢氧化钠溶液，继续搅拌30min，得到镍粉溶胶。
(3)电极修饰
将制备得到的镍粉溶胶滴加在碳糊电极表面，晾干，然后在58℃下烘烤2h，得到镍纳米粒子修饰的碳糊电极。
(4)表征
使用扫描电子显微镜对电极表面进行形貌表征；使用傅里叶变换红外光谱仪对表面功能团进行分析。
(5)电化学测试
使用循环伏安法和交流阻抗法研究镍纳米粒子修饰的碳糊电极对鸟嘌呤的直接电催化反应。
Ⅲ.结果与讨论
1.表征结果
使用扫描电子显微镜对电极表面进行形貌表征，如图1所示。可以看出，碳糊电极表面经过处理后变得比较光滑，而镍纳米粒子均匀分布在电极表面。
（插图：图1扫描电子显微镜图像）
使用傅里叶变换红外光谱仪对表面功能团进行分析，如图2所示。可以看出，电极表面出现了一些新的吸收峰，表明镍纳米粒子修饰成功。
（插图：图2傅里叶变换红外光谱）
2.电化学测试结果
使用循环伏安法研究镍纳米粒子修饰的碳糊电极对鸟嘌呤的电催化反应，如图3所示。可以看出，电极在0.2V处出现红外吸收峰，且峰高随鸟嘌呤浓度的增加而增加，表明电极对鸟嘌呤具有较好的直接电催化作用。
（插图：图3循环伏安曲线）
使用交流阻抗法研究镍纳米粒子修饰的碳糊电极对鸟嘌呤的电催化反应，如图4所示。可以看出，当鸟嘌呤的浓度为1×10^-7mol/L时，电极出现的峰值电位最低，且电极电阻值最小，表明电极对鸟嘌呤的浓度具有灵敏度和选择性。
（插图：图4交流阻抗谱）
Ⅳ.结论
本研究使用镍纳米粒子修饰碳糊电极，实现了对鸟嘌呤的直接电催化反应。通过循环伏安法和交流阻抗法研究了电极的电催化行为，结果表明镍纳米粒子修饰的碳糊电极具有较好的电化学活性和催化效果，可以实现对鸟嘌呤的高灵敏度检测。因此，该电极在生物传感、电化学分析等领域具有广泛应用前景。但该研究还存在一些问题，如修饰方法需要进一步优化，以提高催化效率和稳定性等。