納米復(fù)合材料的合成與電化學(xué)傳感.pdf

1、本文主要對近幾年來碳納米管及其復(fù)合材料和磁性粒子及其復(fù)合材料的合成，以及在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。復(fù)合材料最大的優(yōu)勢是能夠利用兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)而帶來單種材料所不具備的一些性能，或者利用材料之間的協(xié)同作用達(dá)到意想不到的奇特效應(yīng)，在電化學(xué)和生物傳感器研究方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文以碳納米管和磁性四氧化三鐵納米粒子為研究重點(diǎn)，開展了以下工作： 第一章：本章節(jié)主要介紹了納米材料及納米復(fù)合材料的合成和在分析化學(xué)中的應(yīng)用，

2、特別對碳納米管和磁性納米粒子進(jìn)行了綜述。并介紹了各種無機(jī)，有機(jī)和金屬納米粒子在碳納米管表面的沉積，和核殼磁性納米粒子的制備。大概介紹了電化學(xué)生物傳感器的原理和修飾電極的制備。另外還綜述了兩種電子傳遞媒介體。 第二章：本章節(jié)報道了一種簡單而有效地方法合成碳納米管/普魯士藍(lán)(MWNTs/PB)復(fù)合材料，原位自發(fā)無電沉積法。可以通過改變實(shí)驗(yàn)條件，來達(dá)到控制普魯士藍(lán)在碳納米管生長的目的，比如FeCl<,3>+K<,3>[Fe(CN)<,

3、6>]雙組份的初始濃度，相對濃度，溫度和反應(yīng)時間等。該方法對實(shí)驗(yàn)要求并不苛刻，只需在溫和的條件下完成一個簡單混合過程。透射電子顯微鏡(TEM)，紅外光譜(FTIR)，紫外可見光譜(UV-Vis)和X-射線衍射(XRD)對MWNTs/PB復(fù)合材料進(jìn)行了表征。此外，還研究了MWNTs/PB復(fù)合材料的電化學(xué)行為及對雙氧水的電催化還原。這種新型的方法可以用來合成其他配位聚合物/碳納米管復(fù)合材料，在電子納米器件領(lǐng)域中具有廣闊地應(yīng)用前景。

4、第三章：本章節(jié)報道了一種有效的合成碳納米管/金(CNTs/Au)納米復(fù)合材料的方法，通過共價自組裝將金納米粒子沉積在碳納米管表面，闡述了p-p作用和Au-S共價鍵在組裝過程中的作用。紅外光譜(FTIR)和紫外吸收光譜(UV-Vis)對這個合成過程進(jìn)行了監(jiān)控，透射電子顯微鏡(TEM)可以直觀地看出大量的金納米粒子緊密地吸附在碳納米管管壁。在整個過程中，金納米粒子的分散性好，在組裝前后粒子大小基本沒有發(fā)生改變。另外，研究了該復(fù)合材料對氧氣的

5、電催化還原行為，與純碳納米管修飾電極相比，其催化響應(yīng)電流顯著增大，表現(xiàn)出良好的電催化還原活性。還考察了CNTs/Au的穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，金納米粒子緊緊地固定在碳納米管表面，具有耐水洗和超聲的特性。所以，該納米復(fù)合材料由于其具有高度的穩(wěn)定性和良好的電催化活性而在很多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 第四章：本章節(jié)使用羥胺還原種子迭代法合成了一種新型的核殼Fe<,3>O<,4>4@Au復(fù)合粒子，并將己硫醇二茂鐵(HS-(CH<,2>)<

6、,6>-Fc)自組裝于金殼表面功能化納米復(fù)合材料。通過透射電子顯微鏡(TEM)和紫外-可見吸收光譜(UV-Vis)對該復(fù)合材料進(jìn)行了表征，復(fù)合粒子的平均粒徑為50nm。紅外光譜對HS-(CH<,2>)<,6>-Fc的自組裝過程進(jìn)行了監(jiān)控。在外磁場作用下，功能化Fe<,3>O<,4>@Au復(fù)合粒子緊緊地固定在磁性碳糊電極(MCPE)表面，對其電化學(xué)行為進(jìn)行了研究，表明功能化Fe<,3>O<,4>@Au復(fù)合粒子修飾電極表面反應(yīng)過程受擴(kuò)散控制

7、。功能化Fe<,3>O<,4>@Au復(fù)合粒子能對多巴胺(DA)產(chǎn)生良好的電催化氧化作用，制備出多巴胺生物傳感器，具有靈敏度高，穩(wěn)定性好并且響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。對DA的檢測線性范圍為1.0x10<'-6>-4.6x10<4->mol/L，相關(guān)性系數(shù)為0.9998，最低檢測限為0.31μmol/L。干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，尿酸(UA)在DA測定中不產(chǎn)生干擾，修飾電極包埋Nation薄膜后能有效地消除抗壞血酸(AA)的干擾。 第五章：本章節(jié)報

8、道了一種簡單有效制備有序大孔普魯士藍(lán)膜的方法，通過使用垂直沉降法將單分散的聚苯乙烯納米小球自組裝，得到排列高度有序的聚苯乙烯膠體模板，在此模板的空隙中填充PDDA-Fe2+混合溶液，再將模板浸入鐵氰化鉀溶液中，即在縫隙中生成大量普魯士藍(lán)納米粒子，最后用四氫呋喃去除聚苯乙烯納米小球得到有序多孔普魯士藍(lán)模板。采用掃描電子顯微鏡、紫外-可見光譜儀和電化學(xué)技術(shù)對所制得的有序多孔普魯士藍(lán)模板的形貌、化學(xué)組成進(jìn)行了表征，同時對其在生物傳感器中的應(yīng)用