功能化碳納米管的制備及性能研究.pdf

1、自1991年發(fā)現(xiàn)碳納米管以來,其特殊的結(jié)構(gòu),優(yōu)異的物理、機械以及電化學性質(zhì)備受科學家們廣泛的關注。而碳納米管卓越的電化學性質(zhì)在新一代生物電化學傳感器領域里具有十分誘人的前景。
　　 眾所周知,碳納米管易聚集、難分散的特點使它的應用受到了極大的限制,在本論文中,為了改善碳納米管的分散性,我們使用功能化的方法改善其分散性。首先,我們采用天然的生物高分子材料--海藻酸鈉對碳納米管進行非共價功能化。功能化的碳納米管在水中能夠形成黑色、均

2、勻的懸濁液,并且在固體表面形成三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),有效增加了基體的面積。同時,在海藻酸鈉-碳納米管復合膜上的血紅蛋白能夠保持它的原始構(gòu)象。固定在該復合膜上的血紅蛋白能夠?qū)崿F(xiàn)較快的直接電子轉(zhuǎn)移,電子轉(zhuǎn)移速率常數(shù)Ks為(9.54±0.883)s-1,而且對過氧化氫的電化學還原具有良好的生物電催化活性,以此構(gòu)筑的生物傳感器具有一定的應用可能性。
　　 其次,我們在碳納米管的缺陷處引入羧基,采用原位水熱合成法制備碳納米管-羥基磷灰石(MW

3、NTs-HA)復合物。碳納米管-羥基磷灰石復合物具有較好的分散性,能夠在固體基底上形成均勻、三維多孔的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。固定在此復合物上的血紅蛋白能夠保持其原始構(gòu)象,而且血紅蛋白能夠較容易的實現(xiàn)直接電子轉(zhuǎn)移,電子轉(zhuǎn)移速率常數(shù)為(5.05±0.41)s-1,同時對過氧化氫和三氯乙酸有較好的電化學催化活性。
　　 我們進一步研究了葡萄糖氧化酶和漆酶在碳納米管-羥基磷灰石上的直接電子轉(zhuǎn)移。并以葡萄糖氧化酶催化葡萄糖為陽極,以漆酶催化氧氣還