基于碳納米材料的靈敏伏安傳感器的構筑及應用.pdf

1、高的靈敏度和良好的選擇性是電化學分析長期以來所追求的目標?；瘜W修飾電極通過在電極表面功能化修飾，使被測物在修飾層選擇性的鍵合與富集，從而成為電化學分析實現(xiàn)目標的重要工具。碳納米管和石墨烯作為一維和二維碳納米材料的代表者，在構筑化學修飾電極過程中具有獨特的優(yōu)越性。但是，二者的疏水結構使它們在許多溶劑中趨于團聚，難以形成良好的分散液，這就限制了其作為電極修飾材料的應用。同時，表面形態(tài)也對碳納米管和石墨烯的電化學性能產生影響。碳納米管的軸向電

2、子傳遞速率最快，因此實現(xiàn)碳納米管在電極表面的垂直有序排列將有助于增強其電子傳導能力，進而提高電化學檢測靈敏度。對碳納米管和石墨烯進行功能化修飾，不僅能夠改變表面形態(tài)，而且可以提高分散性和增加電化學活性位點。依據此思路，本文通過超聲法、Langmuir-Blodgett(LB)膜法、水浴法和水熱法等手段，制備了一系列基于碳納米管和石墨烯的伏安傳感器，實現(xiàn)了對一些有機小分子的靈敏檢測。主要研究工作如下：
　　1.利用簡單的非共價鍵合法

3、制備了聚對苯乙烯磺酸鈉功能化多壁碳納米管(PSS-MWCNTs)?；诖瞬牧系姆矀鞲衅饔糜诩谆撬岱油桌鞯碾娀瘜W檢測。首次系統(tǒng)的研究了甲磺酸酚妥拉明的電化學行為，并提出了合理的電極反應機理。通過對比PSS-MWCNTs和純化碳納米管(p-MWCNTs)的分散狀態(tài)，以及對甲磺酸酚妥拉明在PSS-MWCNTs/GCE和p-MWCNTs/GCE表面伏安行為的考察，說明PSS的引入可以提高碳納米管的分散性并增加對分析對象的富集效率。利用線性掃

4、描法建立了靈敏的甲磺酸酚妥拉明檢測方法，并應用于藥片中甲磺酸酚妥拉明成分的分析。
　　2.借助于LB技術和十八胺(ODA)的良好成膜性，探索了將MWCNTs垂直排列在玻碳電極表面的新方法。根據π-A曲線和掃描電鏡圖像，推測MWCNTs是通過靜電作用與成膜材料ODA形成豎直密集結構。以鐵氰化鉀為探針，通過循環(huán)伏安法研究了修飾膜層數(shù)對電子轉移的影響?；谔技{米管陣列良好的電學性質，建立了防腐劑尼泊金甲酯的靈敏檢測方法，并應用于化妝品中

5、尼泊金甲酯的含量分析，結果令人滿意。
　　3.鑒于良好的導電性，聚苯胺(PANI)替代ODA成為MWCNTs的輔助成膜材料，構筑了有序排列的MWCNTs LB膜修飾電極(MWCNTs-PANI-LB/GCE)。通過掃描電鏡實驗，表征了LB膜的表面形態(tài)，說明PANI通過靜電作用能夠將MWCNTs垂直固定于基底表面。以黃豆苷元為檢測對象，討論了MWCNTs處于無序和有序狀態(tài)時對電化學響應信號的影響，從而進一步說明電子沿MWCNTs不同

6、方向傳遞的差異性。通過中藥葛根和西藥黃豆苷元片中黃豆苷元成分的檢測，驗證提出的電分析方法具有穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和實用性。
　　4.采用簡單的滴涂法制備了石墨烯修飾電極(GR/GCE)，在此電極表面首次系統(tǒng)的研究了羥甲香豆素的電化學性質。結果表明該傳感器對研究對象有靈敏的伏安響應，建立的電分析方法能夠快速、準確的檢測藥劑中羥甲香豆素的含量。此外，比較了羥甲香豆素在GR/GCE和MWCNTs/GCE上的伏安行為，進而說明GR和MWCNTs

7、的電化學性質差異。
　　5.將β-環(huán)糊精(β-CD)通過非共價鍵修飾到石墨烯表面，通過傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)和場發(fā)射掃描電鏡(SEM)對其結構和表面形態(tài)進行表征?；讦?CD-GR修飾電極，首次建立了落新婦苷的電分析方法，并成功的應用于中藥土茯苓中落新婦苷的檢測。結果表明：β-環(huán)糊精的引入不僅有效提高了石墨烯在水中的分散性，而且顯著增加了修飾材料對落新婦苷的富集效率。
　　6.通過水熱法一步合成負載二氧化鈰納米粒子