TiO2納米管陣列孔徑調(diào)控葡萄糖氧化酶生物傳感器性能

饒超，董依慧，莊偉，鄔新兵，洪啟亮，劉暢，陸小華

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TiO2納米管陣列孔徑調(diào)控葡萄糖氧化酶生物傳感器性能

饒超1，董依慧1，莊偉2，鄔新兵1，洪啟亮1，劉暢1，陸小華1

（1南京工業(yè)大學(xué)材料化學(xué)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210009；2南京工業(yè)大學(xué)國家生化工程技術(shù)研究中心，江蘇南京 211816）

采用電化學(xué)陽極氧化法制備出不同孔徑（21、62、83、102 nm）的TiO2納米管陣列（TNA），研究了孔徑對固定化葡萄糖氧化酶（GOx）的傳感器性能的影響。循環(huán)伏安測試結(jié)果表明固定在不同孔徑大小的TNA上的GOx在葡萄糖溶液中均具有良好的酶活性。計(jì)時電流法和交流阻抗法測試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)孔徑是83 nm時，靈敏度達(dá)到最大值27.2 μA·(mmol·L-1)-1·cm-2。調(diào)控TNA的孔徑可改變固定化GOx的活性及溶液擴(kuò)散阻抗，從而顯著提高生物傳感器性能。

葡萄糖氧化酶；TiO2納米管陣列；孔徑；擴(kuò)散阻抗；電化學(xué)；生物傳感器；制備；生物過程

引 言

電化學(xué)葡萄糖生物傳感器作為一種新型檢測方法，具有靈敏度高、分析速率快、復(fù)雜環(huán)境中連續(xù)檢測等優(yōu)點(diǎn)，在食品分析、水質(zhì)監(jiān)測及臨床檢測等領(lǐng)域有重要用途[1-3]。商業(yè)化的葡萄糖生物傳感器包括單獨(dú)的電極、葡萄糖氧化酶（GOx），但每次檢測都要更換酶，因而成本太高。自從1962年Clark等[4]提出將酶固定在電極上構(gòu)成酶電極的思路以來，文獻(xiàn)廣泛報道了各種電極材料固定化葡萄糖氧化酶的傳感器效果[5-6]，包括碳納米管[7]、石墨烯[8-9]和氧化鈦等，而氧化鈦由于無毒、廉價、穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)和優(yōu)良的生物相容性被廣泛研究用于制備酶電極[10-12]。電化學(xué)陽極氧化法制備的TiO2納米管陣列更是具有比表面積大、孔道高度規(guī)整、孔徑范圍可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，在酶電極領(lǐng)域受到廣泛重視[13]。

目前，提高氧化鈦的生物傳感器性能包括提高電子傳導(dǎo)能力，通常對材料表面進(jìn)行化學(xué)改性，如碳化改性[14-15]、石墨烯改性[16-18]以及貴金屬負(fù)載[14,16]等，但表面化學(xué)改性過程復(fù)雜、成本高和生物相容性低，而且改善效果不如人意。Kang等[19]將20 nm左右的PtAu納米粒子沉積在TiO2納米管上制備了葡萄糖傳感器，其線性范圍為0～1.8 mmol·L-1，靈敏度為0.08 μA·(mmol·L-1)-1·cm-2。Feng等[20]在TiO2納米管中負(fù)載Ag納米粒子，制備的葡萄糖傳感器線性范圍為0.1～4 nmol·L-1，靈敏度為 0.39 μA·(mmol·L-1)-1·cm-2。而物理形貌調(diào)控酶活性及擴(kuò)散阻抗方向卻鮮有報道。前期研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)溶液擴(kuò)散阻抗與基底材料的孔徑有關(guān)，孔徑越大，孔擴(kuò)散系數(shù)越大[21-23]，擴(kuò)散阻抗相應(yīng)地越小。另外，在納米受限情況下，固定化GOx的二級結(jié)構(gòu)可能會因受到電極材料的納米形貌（孔徑）影響而發(fā)生改變，從而影響GOx的活性[24-26]。綜上所述，適當(dāng)?shù)馗淖兛讖讲粌H可以提供良好的酶固定化場所，保留酶活性，并且可以降低溶液擴(kuò)散阻抗，從而提高傳感器性能，并且不會影響TiO2的生物相容性。

本課題組以鈦酸鹽為前體，采用固相分離法制備出高比表面積的介孔TiO2材料。其中An等[27]采用原子力顯微鏡研究發(fā)現(xiàn)材料的納米形貌對BSA與界面之間的微觀作用力影響很大；董依慧等[28]使用高效液相色譜發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的吸附行為與基底材料的納米形貌有關(guān)；紀(jì)拓等[29]研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的吸附行為與復(fù)合材料的納米形貌相關(guān)；鄔新兵等[12]研究發(fā)現(xiàn)介孔TiO2是良好的電化學(xué)葡萄糖傳感器材料，并發(fā)現(xiàn)這種材料的納米結(jié)構(gòu)能很好地保留GOx活性。綜合課題組基礎(chǔ)，蛋白質(zhì)的吸附與活性受載體納米結(jié)構(gòu)影響很大。因此，基于前述問題和課題組基礎(chǔ)，本研究以乙二醇為溶劑、氟化銨為腐蝕劑，通過控制陽極氧化外加電壓制備出不同孔徑TiO2納米管陣列，采用物理吸附法固定化GOx制備出GOx/TNA傳感電極，系統(tǒng)地考察因孔徑引起的GOx催化活性和擴(kuò)散阻抗的改變及其機(jī)理分析，以及最終對葡萄糖傳感器電極靈敏度的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

金屬鈦片（0.25 mm），99.7%，SIGMA-ALDRICH；氟化銨（NH4F），ACS，98%；乙二醇（C2H6O2），AR，上海試四赫維化學(xué)有限公司；無水乙醇（C2H6O），AR，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；葡萄糖氧化酶（GOx），G2133-10KU，Type Ⅶ，192 unit·mg-1；磷酸二氫鈉（NaH2PO4），AR，西隴化工股份有限公司；磷酸氫二鈉（Na2HPO4·12H2O），AR，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；鐵氰化鉀[K3Fe(CN)6]，AR，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；亞鐵氰化鉀[K4Fe(CN)6·3H2O]，AR，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；去離子水，自制。

1.2 TiO2納米管陣列的制備

金屬鈦片裁剪成1.0 cm×2.5 cm，在去離子水和無水乙醇中各超聲清洗10 min，重復(fù)3次后，常溫下用氮?dú)獯蹈?。電解液采用乙二醇作溶劑?.4%的氟化銨作為腐蝕劑，并含有1%的去離子水。電解池中盛放50 ml電解液，預(yù)處理的鈦片作陽極，鈦片浸入面積是1.0 cm×1.8 cm，鉑片作陰極，兩電極平整對齊。采用變電壓法，先在5 V電壓下反應(yīng)12 h，再分別在10、20、30、40 V電壓下反應(yīng)12 h，得到TiO2納米管陣列，分別記作TNA-10、TNA-20、TNA-30、TNA-40。將制備得到的TiO2納米管陣列放入去離子水中超聲清洗10 min去除表面覆蓋層，得到表面均勻無遮蓋的TiO2納米管陣列。最后將制備好的材料高溫?zé)Y(jié)，處理過程為：以2℃·min-1的速率升溫至500℃，保溫2 h，然后自然降溫至60℃，取出，保存在干燥環(huán)境下。

1.3 TiO2納米管陣列的組成和結(jié)構(gòu)表征

采用法國Horiba Jobin Yvon公司的HR 800型拉曼光譜儀(Raman)分析TiO2材料表面組成信息，He-Cd激光，激光波長514 nm，激光功率20 mW，掃描范圍100～1800 cm；材料表面及斷面形貌采用日立公司的Hitachi S-4800型場發(fā)射電鏡（FESEM）觀察，放大倍數(shù)1 k～100 k，加速電壓10 kV。

1.4 TiO2納米管陣列傳感電極的制備

（1）電極的制備：TiO2納米管陣列使用銀膠連接銀線，在150℃下烘干固化30 min，得到TiO2納米管陣列電極。

（2）GOx溶液的配制：先采用NaH2PO4及Na2HPO4·12H2O配制pH7.0的0.1 mol·L-1磷酸緩沖液，然后用該磷酸緩沖液作為溶劑，配制5 mg·ml-1GOx溶液。

（3）傳感電極的制備：4℃下將制備好的電極浸入GOx溶液中，24 h后將電極取出，使用去離子水沖洗，4℃下冷凍干燥保存。將對應(yīng)的傳感電極分別命名為電極GOx/TNA-10、電極GOx/TNA-20、電極GOx/TNA-30、電極GOx/TNA-40。

1.5 電化學(xué)測試

在25℃下，使用電化學(xué)工作站（Autolab 302N，瑞士萬通）進(jìn)行電化學(xué)性能測試，采用標(biāo)準(zhǔn)的三電極體系。經(jīng)GOx修飾的TiO2納米管陣列電極作為工作電極，電極面積為1.8 cm2；Pt片電極作為對電極；Ag/AgCl 電極（飽和KCl溶液）為參比電極。采用循環(huán)伏安法（氮?dú)怙柡蜌夥占翱諝怙柡蜌夥障拢?、?jì)時電流法和交流阻抗法進(jìn)行葡萄糖傳感器性能測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 TiO2納米管陣列的Raman表征

Raman光譜分析是通過入射激光的非彈性衍射檢測物質(zhì)內(nèi)的化學(xué)鍵，可以給出全面的表面性質(zhì)，在表面具有比XRD更高的靈敏度，可以檢測出微量物質(zhì)。圖1是TNA-10、TNA-20、TNA-30、TNA-40的Raman譜圖，樣品的峰位置在145、197、395、515、638 cm-1，分別與銳鈦礦相g、g、1g、1g/1g、g對應(yīng)[27]，因此TiO2納米管陣列的晶型是銳鈦礦。銳鈦礦具有良好的電子傳輸性能，是電化學(xué)傳感器的良好使用材料[30]。

圖1 TiO2納米管陣列的Raman譜圖

2.2 TiO2納米管陣列的FESEM表征

采用FESEM對TiO2納米管陣列進(jìn)行微觀形貌表征，包括納米管陣列的垂面結(jié)構(gòu)及斷面結(jié)構(gòu)。圖2(a)、(c)、(e)、(g)分別是TNA-10、TNA-20、TNA-30、TNA-40的垂面結(jié)構(gòu)的FESEM圖，所對應(yīng)的孔徑大小分別是21、62、83、102 nm，并且從TNA平面可以看出納米管孔均勻分布，而且是高度規(guī)整的圓孔。圖2(b)、(d)、(f)、(h)分別是TNA-10、TNA-20、TNA-30、TNA-40的斷面結(jié)構(gòu)的FESEM圖，可以看出TNA-10、TNA-20、TNA-30、TNA-40的斷面呈規(guī)整有序的圓柱形孔結(jié)構(gòu)，并且管與管之間緊密相連。圖中具有規(guī)整垂面結(jié)構(gòu)和斷面結(jié)構(gòu)的TNA適合GOx的固定化[13]。

圖2 TiO2納米管陣列的FESEM圖像

2.3 電化學(xué)測試

2.3.1 循環(huán)伏安法 采用循環(huán)伏安法研究固定化GOx的活性信息。循環(huán)伏安法可以有效地給出電極表面發(fā)生的氧化還原反應(yīng)信息，電極表面發(fā)生了氧化還原反應(yīng)在特定的電壓下會有氧化還原特征峰。圖3是電極GOx/TNA-10、GOx/TNA-20、GOx/TNA-30、GOx/TNA-40的循環(huán)伏安曲線，測試條件是飽和氮?dú)鈿夥障?，pH7.0，0.1 mol·L-1PBS緩沖液，掃描速率為10 mV·s-1，葡萄糖濃度分別是2、4、6、8、10、20 mmol·L-1。可以看出電極GOx/TNA-10、GOx/TNA-20、GOx/TNA-30、GOx/TNA-40在不同濃度的葡萄糖環(huán)境下，循環(huán)伏安曲線平滑，分別有一個很強(qiáng)的氧化峰和還原峰，氧化峰的位置在-0.32 V左右，還原峰的位置在-0.36 V左右，結(jié)果表明在葡萄糖溶液中電極表面發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。這是因?yàn)椋跍囟葹?5℃、pH7.0 PBS緩沖液條件下，葡萄糖氧化酶的活性中心黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)通過接受電子及釋放電子發(fā)生如式（1）和式（2）[13]所示的氧化還原反應(yīng)，說明固定在TiO2納米管陣列上的GOx保留了很好的生物酶活性。

圖3 飽和氮?dú)鈿夥铡⒉煌咸烟菨舛认翯Ox/TNA循環(huán)伏安曲線

為了更進(jìn)一步測試GOx/TNA電極的傳感性能，在室溫25℃，飽和空氣氣氛下，pH7.0，0.1 mol·L-1PBS緩沖液，做葡萄糖濃度分別是2、4、6、8、10、20 mmol·L-1的循環(huán)伏安法測試，循環(huán)伏安曲線如圖4所示。與飽和氮?dú)獾难h(huán)伏安曲線相比，同樣也出現(xiàn)了一對明顯的氧化峰和還原峰，氧化峰位置在-0.32 V，還原峰位置在-0.38 V。但是相比于飽和氮?dú)獾臈l件下，飽和空氣的循環(huán)伏安曲線峰電流明顯增大，這是因?yàn)榫彌_液中的溶解氧發(fā)生了如下反應(yīng)[13]

圖4 飽和空氣氣氛、不同葡萄糖濃度下GOx/TNA循環(huán)伏安曲線

從飽和空氣和飽和氮?dú)庀碌难h(huán)伏安曲線可以看出，電極GOx/TNA-10、GOx/TNA-20、GOx/TNA-30、GOx/TNA-40都發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，從而可知固定化的GOx表現(xiàn)出良好的酶催化活性。

2.3.2 計(jì)時電流法 在飽和空氣氣氛、氧化電位-0.32 V的條件下，通過計(jì)時電流評價GOx/TNA的葡萄糖傳感器靈敏度性能，如圖5所示。從圖5(b)、(d)、（f）、（h）可以看出，在0～0.6 mmol·L-1區(qū)間，響應(yīng)電流隨葡萄糖溶液濃度呈線性變化。電極GOx/ TNA-10的線性化擬合方程是/μA·cm-22.89 μA·(mmol·L-1)-1·cm-2×/mmol·L-1(20.9923)，方程的斜率即是靈敏度2.89 μA·(mmol·L-1)-1·cm-2；電極GOx/TNA-20的線性化擬合方程是/μA·cm-215.3 μA·(mmol·L-1)-1·cm-2×/mmol·L-1(20.9880)，故其靈敏度是15.3 μA·(mmol·L-1)-1·cm-2；電極GOx/TNA-30的線性化擬合方程是/μA·cm-227.2 μA·(mmol·L-1)-1·cm-2×/mmol·L-1(20.9899)，因此靈敏度大小是27.2 μA·(mmol·L-1)-1·cm-2；電極GOx/TNA-40的線性化擬合方程是/μA·cm-217.2 μA·(mmol·L-1)-1·cm-2×/mmol·L-1(20.990)。從而可知，在孔徑變化范圍為20～102 nm范圍內(nèi)靈敏度性能先增加后減少，其中在孔徑為83 nm時靈敏度達(dá)到最大值27.2 μA·(mmol·L-1)-1·cm-2。

在區(qū)間0～0.6 mmol·L-1后，每次增加葡萄 糖濃度，響應(yīng)電流變化值逐漸減小，偏離線性。此階段稱為混合反應(yīng)階段，表現(xiàn)出來的是非一級反應(yīng)，可依據(jù)Lineweaver-Burk公式[13]計(jì)算米氏常 數(shù)

將混合反應(yīng)階段葡萄糖濃度倒數(shù)及對應(yīng)的電流倒數(shù)進(jìn)行線性化擬合，繼而計(jì)算得到米氏常數(shù)。從表1可知電極GOx/TNA-10、GOx/TNA-20、GOx/TNA-30、GOx/TNA-40的米氏常數(shù)分別是1.44、0.833、0.687、0.928 mmol·L-1，這可能與基底的納米形貌相關(guān)，由于納米受限作用，酶的空間構(gòu)型可能發(fā)生改變，進(jìn)而改變固定化GOx的米氏常數(shù)[26]。在生物化學(xué)上，米氏常數(shù)越小，固定化的TNA的生物活性越好，與反應(yīng)物的親和力越強(qiáng)，越有利于生物傳感器性能，由表1可知這4種孔徑的葡萄糖傳感器米氏常數(shù)均非常小，因此這些固定化的GOx都具有良好的生物活性[13]。

從化學(xué)反應(yīng)工程角度看，電化學(xué)葡萄糖氧化酶傳感器發(fā)生如式（3）和式（4）的電極酶催化反應(yīng)。在低葡萄糖濃度的情況下，即在線性化區(qū)間內(nèi)，靈敏度與米氏常數(shù)關(guān)系如式（6）所示[30]。由式（6）可以看出，電極靈敏度與和這兩個變量有關(guān)，米氏常數(shù)越小則靈敏度越高，從表1可知GOx/TNA-30的米氏常數(shù)最小，因此葡萄糖傳感器靈敏度性能最高。另外，隨著孔徑的增加，反應(yīng)物的擴(kuò)散系數(shù)先增加，后增加速率減慢，最后與主體溶液中的擴(kuò)散系數(shù)相同[21-22]，而與擴(kuò)散系數(shù)相關(guān)，擴(kuò)散系數(shù)越大則越大，越有利于葡萄糖傳感器靈敏度。

綜上，在米氏常數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)的共同作用下，電極GOx/TNA-30遠(yuǎn)大于GOx/TNA-40、GOx/TNA-20和GOx/TNA-10。表1給出了實(shí)驗(yàn)測定的靈敏度大小，從表中可知這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論推導(dǎo)結(jié)果相符。

表1 米氏常數(shù)對葡萄糖傳感器靈敏度性能的影響

另外溶液擴(kuò)散阻抗也是影響電化學(xué)葡萄糖傳感器的重要因素。從傳遞阻抗可知，電極反應(yīng)要經(jīng)過外擴(kuò)散、內(nèi)擴(kuò)散過程，而葡萄糖傳感器反應(yīng)的外擴(kuò)散阻力通過攪拌去除，只剩下內(nèi)擴(kuò)散阻抗因素。孔徑越大，則溶液擴(kuò)散系數(shù)越大，根據(jù)式（7）[31]可知擴(kuò)散阻抗與擴(kuò)散系數(shù)相關(guān)，擴(kuò)散系數(shù)越大則擴(kuò)散阻抗越小。圖6是電極的交流阻抗信息，交流阻抗譜反映出電子傳遞阻抗和溶液擴(kuò)散阻抗，線性部分反映出的是溶液擴(kuò)散阻抗[32-33]。圖中顯示，電極GOx/TNA-10、GOx/TNA-20、GOx/TNA-30、GOx/TNA-40的交流阻抗譜都是線性關(guān)系。通過圖6中的模擬電路估算出對應(yīng)的擴(kuò)散阻抗值，分別是1.608×10-3、1.124×10-3、1.093×10-3、6.21×10-4Ω·cm-2，擴(kuò)散阻抗逐漸減小，而較小的阻抗有利于傳感器性能的提高，由表1可知孔徑為83 nm和102 nm的電極靈敏度都大于另外兩個小孔徑電極。

2.3.3 抗干擾測試 圖7是GOx/TNA葡萄糖傳感電極的抗干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用計(jì)時電流法測定，在PBS緩沖液中依次加入如下溶液：a—0.5 mmol·L-1葡萄糖溶液；b—0.5 mmol·L-1抗壞血酸溶液；c—0.5 mmol·L-1多巴胺溶液；d—0.5 mmol·L-1乙酸；e—0.5 mmol·L-1葡萄糖溶液。由圖7可知，GOx/TNA傳感電極對干擾物響應(yīng)甚微，與加入葡萄糖溶液相比干擾信號均小于5%，說明這種電極具有很強(qiáng)的抗干擾性能。

圖7 干擾物對葡萄糖測定的影響

3 結(jié) 論

采用陽極氧化法，以乙二醇為溶劑、氟化銨為腐蝕劑，控制水質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%，制備出高結(jié)晶度、高度規(guī)整孔結(jié)構(gòu)的TNA，通過調(diào)節(jié)陽極氧化電壓定向調(diào)控TNA的孔徑，通過調(diào)控GOx/TNA電極的孔徑調(diào)節(jié)溶液擴(kuò)散阻抗和米氏常數(shù)的大小。研究發(fā)現(xiàn)，在孔徑為20～102 nm范圍內(nèi)，當(dāng)孔徑為83 nm時，電極的擴(kuò)散阻抗相對較小，米氏常數(shù)達(dá)到最小0.687 mmol·L-1，因此葡萄糖傳感器靈敏度最高達(dá)到27.2 μA·(mmol·L-1)-1·cm-2。綜上所述，通過調(diào)節(jié)納米材料的孔徑可改變固定化酶的活性，從而顯著提高傳感器的靈敏度性能。

符 號 說 明

c——葡萄糖濃度，mmol·L-1 cs——反應(yīng)物在界面上的濃度，mmol·L-1 Δc——主體溶液中每次增加的反應(yīng)物濃度，0.1 mmol·L-1 Δcs——主體溶液反應(yīng)物增加引起的界面上反應(yīng)物濃度的變化量，mmol·L-1 D——反應(yīng)物擴(kuò)散系數(shù)，m2·s-1 F——法拉第常數(shù)，C·mol-1 IF——穩(wěn)態(tài)電流，μA imax——飽和電流，μA iss——穩(wěn)態(tài)電流，μA ——米氏常數(shù)，mmol·L-1 L——有效擴(kuò)散層長度，m n——電極反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù) R——溶液擴(kuò)散阻抗，Ω·m-2 Rt——極化電阻，Ω·m-2 rmax——固定化酶的最大反應(yīng)速率，mol·g-1·s-1 S——葡萄糖傳感器靈敏度，μA·(mmol·L-1)-1·cm-2 γ——反應(yīng)級數(shù)

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Regulate properties of glucose oxidase biosensors through pore sizes of TiO2nanotube arrays

RAO Chao1, DONG Yihui1, ZHUANG Wei2, WU Xinbing1, HONG Qiliang1, LIU Chang1, LU Xiaohua1

(1State Key Laboratory of Materials-oriented Chemical Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 210009,Jiangsu, China;2National Engineering Technique Research Center for Biotechnology,Nanjing Tech University, Nanjing 211816,Jiangsu,China)

Highly ordered TiO2nanotube arrays (TNA) with controlled pore sizes in a series of 21, 62, 83 and 102 nm were synthesized using constant current oxidization method. Glucose oxidases (GOx) were immobilized on TNA by physical adsorption, and the GOx activities on TNA were investigated by cyclic voltammetry, chronoamperometry and electrochemical impedance spectroscopy. All immobilized GOx had good oxidizing activities in glucose solution and GOx on 83 nm-pore-sized TNA showed the best sensibility of 27.2 μA·(mmol·L-1)-1·cm-2, which was probably due to a combination effect of reduced diffusion resistance and small Michaelis constant of the immobilized GOx. The experimental results had demonstrated that controlling pore sizes of TNA could effectively tune sensitivity of glucose biosensors.

glucose oxidase; TiO2nanotube arrays; pore size; diffusion resistance; electrochemistry; biosensor; preparation; bioprocess

2016-02-19.

Prof. LIU Chang, changliu@njtech.edu.cn

10.11949/j.issn.0438-1157.20160181

O 647.32；TB 383

A

0438—1157（2016）10—4324—10

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2013CB733501）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21136004，21476106，21506090）；江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（BK20130929）；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目。

2016-02-19收到初稿，2016-05-06收到修改稿。

聯(lián)系人：劉暢。第一作者：饒超（1989—），男，碩士研究生。

supported by the National Basic Research Program of China (2013CB733501), the National Natural Science Foundation of China (21136004, 21476106, 21506090), the Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20130929) and the Project of Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions (PAPD).