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本發(fā)明公開了一種免固定生物傳感電極的制備及其在免標(biāo)記均相光致電化學(xué)農(nóng)殘檢測與癌癥診斷中的應(yīng)用。它是采用電還原的方式，將含負電基團的苯基重氮鹽與不含負電基團的苯基重氮鹽共同修飾在基礎(chǔ)電極表面。該電極只吸附單鏈DNA而不吸附雙鏈DNA，穩(wěn)定性與重現(xiàn)性高。該電極可用于免標(biāo)記均相光致電化學(xué)生物傳感方法中，該方法包含一個目標(biāo)分子觸發(fā)的生化反應(yīng)回路，其含有無標(biāo)記DNA發(fā)卡(DNA?1)與單鏈(DNA?2)。無目標(biāo)分子時，DNA?1和DNA?2均可吸附到電極表面；此時卟啉可借助DNA?1與DNA?2吸附到電極表面，產(chǎn)生光致電化學(xué)信號響應(yīng)；有目標(biāo)分子時，DNA?1可與DNA?2相互雜交，在聚合酶的作用下將大量的DNA?1和DNA?2轉(zhuǎn)變?yōu)殚L雙鏈DNA，導(dǎo)致DNA?1與DNA?2在電極表面吸附量的減少及卟啉光致電化學(xué)響應(yīng)的降低。

項目成果/簡介:1991 年發(fā)現(xiàn)的碳納米管（CNT）以及 2004 年發(fā)現(xiàn)的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認(rèn)為是 21世紀(jì)的戰(zhàn)略性材料。 本項目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現(xiàn)了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質(zhì)中，獲得了以環(huán)氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質(zhì)材料，電導(dǎo)率達 0.2 S/cm、導(dǎo)電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復(fù)合材料。 本項目首先發(fā)展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現(xiàn)了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結(jié)構(gòu)。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導(dǎo)電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩(wěn)定性有機光伏電池及復(fù)合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數(shù)十家科研機構(gòu)的研究和相關(guān)產(chǎn)品/樣機的研制，包括應(yīng)用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛(wèi)星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復(fù)合材料等多種產(chǎn)品，具有廣闊的應(yīng)用前景。應(yīng)用范圍:南開大學(xué)在碳納米材料的制備及應(yīng)用研究方面取得了一批開創(chuàng)性成果，該項目技術(shù)的推廣，將促進我國新材料、微電子、儲能、資源保護等領(lǐng)域的技術(shù)進步和發(fā)展，為我國在這一新型納米材料領(lǐng)域占據(jù)有利地位，提高國際競爭力，做出重要貢獻。

本發(fā)明公開了一種ZnFe2O4納米顆粒-ZnO納米纖維復(fù)合納米材料及其制備方法。首先采用共電紡絲方法，沉積得到復(fù)合納米纖維，然后經(jīng)過適宜的退火工藝制得ZnFe2O4納米顆粒-ZnO納米纖維復(fù)合納米材料，ZnFe2O4納米顆粒均勻穩(wěn)定的附著在ZnO納米纖維上。另外，本發(fā)明首次將ZnFe2O4納米顆粒-ZnO納米纖維復(fù)合納米材料用于葡萄糖色比傳感測試，測試方法簡單且靈敏度高。ZnFe2O4-ZnO形成II型異質(zhì)節(jié)半導(dǎo)體，交叉的能級結(jié)構(gòu)有利于減小載流子的復(fù)合，提高其催化性能、傳感性能。另外，將ZnFe2O4納米顆粒復(fù)合到ZnO納米纖維上解決了顆粒團聚問題，進一步增強了其催化性能與傳感性能。

1991 年發(fā)現(xiàn)的碳納米管（CNT）以及 2004 年發(fā)現(xiàn)的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認(rèn)為是 21世紀(jì)的戰(zhàn)略性材料。 本項目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現(xiàn)了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質(zhì)中，獲得了以環(huán)氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質(zhì)材料，電導(dǎo)率達 0.2 S/cm、導(dǎo)電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復(fù)合材料。 本項目首先發(fā)展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現(xiàn)了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結(jié)構(gòu)。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導(dǎo)電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩(wěn)定性有機光伏電池及復(fù)合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數(shù)十家科研機構(gòu)的研究和相關(guān)產(chǎn)品/樣機的研制，包括應(yīng)用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛(wèi)星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復(fù)合材料等多種產(chǎn)品，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1991 年發(fā)現(xiàn)的碳納米管（CNT）以及 2004 年發(fā)現(xiàn)的石墨烯 （graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認(rèn)為是 21 世紀(jì)的戰(zhàn)略性材料。 本項目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現(xiàn) 了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達 到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使 SWNTs 有效地分散于高分子基質(zhì)中，獲得了以環(huán)氧樹脂、 ABS 及聚氨酯等為基質(zhì)材料，電導(dǎo)率達 0.2 S/cm、導(dǎo)電臨界含量僅為 0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復(fù)合材料。 本項目首先發(fā)展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯 （SPFGraphene）的方法，實現(xiàn)了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過 透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二 維平面結(jié)構(gòu)。

2020年我國熱釋電紅外傳感器行業(yè)市場規(guī)模近 10 億元，年均復(fù)合增長率超 20％，作為核心元件材料的熱釋電陶瓷材料相關(guān)技術(shù)獲得了業(yè)內(nèi)的普遍關(guān)注。熱釋電紅外傳感器可用于遙感、制導(dǎo)、 夜視、主動雷達、熱成像、氣體分析、輻射計、測溫等軍事和工業(yè)領(lǐng)域，隨著近年來消費電子的功能多樣化，其在消費電子電器產(chǎn)品中的應(yīng)用正迅猛增長。本團隊在高性能熱釋電陶瓷材料領(lǐng)域進行了多年研究，研發(fā)了多種不同體系的高熱釋電系數(shù)陶瓷材料，具有廣闊的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。在寬溫區(qū)范圍內(nèi)（-55 ℃-150 ℃）進行多樣品熱釋電系數(shù)（衡量熱釋電陶瓷材料性能的重要參數(shù)）的精準(zhǔn)測量是熱釋電材料研 究領(lǐng)域的難點之一，本團隊搭建的熱釋電系數(shù)一體化精密測量裝置，可以在-55 ℃-150 ℃寬溫區(qū)范圍內(nèi)一次同時測量 8 個樣品的熱釋電系數(shù)，樣品最小測試面積低至0.5mm2，可最大程度保證測 量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性、可靠性和重復(fù)性。 2020年我國熱釋電紅外傳感器行業(yè)市場規(guī)模近 10 億元，年均復(fù)合增長率超 20％，作為核心元件材料的熱釋電陶瓷材料相關(guān)技術(shù)獲得了業(yè)內(nèi)的普遍關(guān)注。熱釋電紅外傳感器可用于遙感、制導(dǎo)、 夜視、主動雷達、熱成像、氣體分析、輻射計、測溫等軍事和工業(yè)領(lǐng)域，隨著近年來消費電子的功能多樣化，其在消費電子電器產(chǎn)品中的應(yīng)用正迅猛增長。本團隊在高性能熱釋電陶瓷材料領(lǐng)域進行了多年研究，研發(fā)了多種不同體系的高熱釋電系數(shù)陶瓷材料，具有廣闊的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。在寬溫區(qū)范圍內(nèi)（-55 ℃-150 ℃）進行多樣品熱釋電系數(shù)（衡量熱釋電陶瓷材料性能的重要參數(shù)）的精準(zhǔn)測量是熱釋電材料研 究領(lǐng)域的難點之一，本團隊搭建的熱釋電系數(shù)一體化精密測量裝置，可以在-55 ℃-150 ℃寬溫區(qū)范圍內(nèi)一次同時測量 8 個樣品的熱釋電系數(shù)，樣品最小測試面積低至0.5mm2，可最大程度保證測 量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性、可靠性和重復(fù)性。 

基于聚焦離子束－掃描電子顯微鏡雙束(FIB-SEM)的切割－掃描操作, 能夠使材料的微納結(jié)構(gòu)在三維空間的精確重構(gòu)得以實現(xiàn)。經(jīng)過多年經(jīng)驗的積累，已開發(fā)出一套針對擁有復(fù)雜微納結(jié)構(gòu)的金屬陶瓷復(fù)合材料進行三維重構(gòu)的技術(shù)解決方案。該技術(shù)在固體氧化物燃料電池領(lǐng)域，為固體多孔電極材料的微納尺度精確定量分析提供了有力的技術(shù)支持。作為本領(lǐng)域的知名專家,美國西北工業(yè)大學(xué)的 Scott A. Barnett 教授曾在國際 SOFC 領(lǐng)域規(guī)模最大的年會 International Symposium on SOFC 中重

1991年發(fā)現(xiàn)的碳納米管（CNT）以及2004年發(fā)現(xiàn)的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認(rèn)為是21世紀(jì)的戰(zhàn)略性材料。 本項目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備SWNTs的方法，實現(xiàn)了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備（圖1），純度達70%以上，并達到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（達200公斤/年以上）。 采用機械共混及"原位"聚合等方法，使SWNTs有效地分散于高分子基質(zhì)中，獲得了以環(huán)氧樹脂、ABS及聚氨酯等為基質(zhì)材料，電導(dǎo)率達0.2 S/cm、導(dǎo)

六價鉻對人體具有慢性毒害，可以通過消化道、呼吸道、皮膚和粘膜侵入人體，主要積聚在人體內(nèi)的肝、腎和內(nèi)分泌腺中。六價鉻有強氧化作用，所以慢性中毒往往以局部損害開始，逐漸發(fā)展到不可救藥。通過光催化可實現(xiàn)六價鉻還原為無毒害的三價鉻?，F(xiàn)有光催化劑多數(shù)只能利用紫外光區(qū)域，催化性能較低。酞菁在可見光區(qū)域具有良好吸收效果，通過利用八甲基取代的酞菁銅納米棒與氧化石墨烯制備復(fù)合材料，可以有效提高光催化劑的光譜吸收范圍，實現(xiàn)太陽能的充分利用，同時加快電荷傳輸，實現(xiàn)在水溶液中高效還原六價鉻，在日常太陽光照下兩小時內(nèi)降解97%的水中的六價鉻。