组成图示
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传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
葡萄糖（glucose），样品基质为 0.1 M NaOH 支持电解质及人血清（human serum）
检测原理
该传感器为非酶电化学传感器，识别与催化均由 PdNPs 完成。在 0.1 M NaOH 碱性介质中，Pd 表面与 OH− 作用生成 PdOH；PdOH 作为活性氧化物种与葡萄糖反应，将葡萄糖氧化为葡萄糖内酯（glucolactone），同时 PdOH 被还原再生为 Pd，形成 Pd/PdOH 催化循环。葡萄糖氧化产生的电子经石墨烯和 Nafion 膜传递至玻璃碳电极，在 +0.4 V 恒电位下产生安培氧化电流。石墨烯的高导电性和高比表面使 PdNPs 分散更均匀，Nafion 的磺酸基吸附 Pd2+ 并原位限域 PdNPs，二者协同增强电子传递和催化活性，因此电流随葡萄糖浓度升高而增大。
检测灵敏度
LOD: 1 μM；线性范围: 10 μM–5 mM；R = 0.998
效应效果
该传感器响应迅速，9 s 内达到约 95% 稳态电流，快于 Cu/SWCNT/Nafion 电极（10 s）和多孔铂电极（100 s）。线性范围 10 μM–5 mM 宽于 Nafion–PdNPs（70 μM–5 mM）、Cu/MWCNT（0.7–3.5 mM）和 Ni 碳纳米纤维糊状电极（0.002–2.5 mM）；LOD 1 μM 低于 Nafion–PdNPs（10 μM）、Pt–Pb 纳米线（8 μM）、PtRu/MWCNTs（25 μM）和 Ni 粉电极（2 μM）。对 0.1 mM AA、UA、AP 无显著干扰，1 mM 葡萄糖电流 3.5 μA，AA 仅 0.081 μA。10 个传感器 RSD 3.7%，单传感器 10 次 RSD 3.4%；室温保存 35 d 响应下降 2%。人血清加标回收良好，作者认为可用于实际葡萄糖检测。
传感器的构成
- 基底/工作电极：玻璃碳电极（GC），提供导电基底与电子传递通道
- 聚合物/石墨烯修饰层：Nafion–graphene 膜，Nafion 提供磺酸基吸附 Pd2+ 并成膜，石墨烯提供高导电与高比表面
- 金属前驱体吸附层：Pd(CH3COO)2 中的 Pd2+ 化学吸附于 Nafion–graphene 膜
- 催化纳米材料层：PdNPs，由 2 mM 肼水合（hydrazine hydrate）原位还原 Pd2+ 形成，平均粒径约 30–40 nm，提供葡萄糖电催化氧化活性位点
- 非酶催化识别层：Pd/PdOH 催化位点，通过 Pd/PdOH 循环催化葡萄糖氧化
- 信号读出：三电极电化学工作站（CHI 760B），工作电极为 GC，参比电极为 SCE，对电极为 Pt 箔，在 +0.4 V 安培检测氧化电流
中文摘要
本文报道了一种基于钯纳米粒子（PdNPs）功能化石墨烯（Nafion–graphene）修饰电极的非酶电化学葡萄糖传感器。作者采用原位还原法合成 PdNPs–石墨烯纳米杂化材料：先将 Nafion–石墨烯组装到玻璃碳电极表面，使其化学吸附 Pd2+，随后用肼水合将 Pd2+ 原位还原为 PdNPs。所得 PdNPs–石墨烯纳米杂化电极在碱性介质中对葡萄糖电催化氧化具有极高电化学活性。该传感器可用于葡萄糖定量，线性范围为 10 μM–5 mM（R = 0.998），检出限为 1 μM。实验结果表明，传感器具有良好的重现性、长期稳定性，并对其他潜在干扰物无干扰，表现出高选择性。
英文摘要
A nonenzymatic electrochemical biosensor was developed for the detection of glucose based on an electrode modified with palladium nanoparticles (PdNPs)-functioned graphene (nafion-graphene). The palladium nanoparticle-graphene nanohybrids were synthesized using an in situ reduction process. Nafion-graphene was first assembled onto an electrode to chemically adsorb Pd(2+). And Pd(2+) was subsequently reduced by hydrazine hydrate to form PdNPs in situ. Such a PdNPs-graphene nanohybrids-based electrode shows a very high electrochemical activity for electrocatalytic oxidation of glucose in alkaline medium. The proposed biosensor can be applied to the quantification of glucose with a wide linear range covering from 10 μM to 5mM (R=0.998) with a low detection limit of 1 μM. The experiment results also showed that the sensor exhibits good reproducibility and long-term stability, as well as high selectivity with no interference from other potential competing species.