基于PANI-MWNTs非共價(jià)分散體系負(fù)載納米金屬氧化物探測(cè)H2O2研究.pdf

1、聚苯胺(PANI)是典型的導(dǎo)電高分子，因具有合成簡(jiǎn)單、環(huán)境穩(wěn)定、成本低、耐高溫和抗氧化性能良好等優(yōu)點(diǎn)，使其在電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、二次電池、第三代傳感器等領(lǐng)域有極大的應(yīng)用前景。但聚苯胺的共軛剛性結(jié)構(gòu)使得在大部分有機(jī)溶劑中溶解性差，且在中性和堿性表現(xiàn)出較差的電化學(xué)性能，這些缺陷一定程度上阻礙了它在傳感器中的應(yīng)用。為了改善這些缺陷，聚苯胺常與其他材料進(jìn)行復(fù)合，如碳納米管（CNT）。碳納米管是一種獨(dú)特導(dǎo)電性、超強(qiáng)力學(xué)性能和極高的橫縱比的碳基材料，

2、與聚苯胺復(fù)合易形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。更重要的是兩者復(fù)合可以保持各自優(yōu)良特性，還可實(shí)現(xiàn)各自的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，極大地增強(qiáng)電化學(xué)響應(yīng)效果。然而這種生物傳感器在檢測(cè)限和靈敏度等方面存在一定的缺陷，如能添加一種輔助催化劑，會(huì)給制備復(fù)合材料修飾電極帶來新的突破。
　　本文將PANI與CNT復(fù)合得到性能更加優(yōu)異的復(fù)合材料，并引入金屬氧化物作為輔助催化劑，使之在克服各組分的自身缺陷上，又能達(dá)到材料之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)或性能的加強(qiáng)。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.采

3、用循環(huán)伏安法（CV）和滴涂法在玻碳電極上制備一種PANI/MWNTs非共價(jià)分散體系負(fù)載納米氧化鈰（nano-CeO2）復(fù)合膜。從膜的厚度、pH值、碳納米管與納米CeO2的質(zhì)量比等方面系統(tǒng)地研究了復(fù)合膜探測(cè)H2O2濃度的各影響因素。結(jié)果表明：循環(huán)伏安聚合25圈的聚苯胺分散和固定碳納米管、納米CeO2以及辣根過氧化氫酶的能力較好，且碳納米管與納米CeO2的質(zhì)量比為15:1時(shí)，復(fù)合膜在pH6.4的緩沖溶液中具有較高的電活性。該復(fù)合膜修飾的電極

4、對(duì)H2O2的響應(yīng)時(shí)間小于5s，檢測(cè)范圍為5.0×10-6~3.95×10-4mol/L，檢出極限7.6×10-7mol/L(S/N=3).
　　2.改變負(fù)載的金屬氧化物，制備得到HRP/MWNTs/Nano-NiO/PANI/GC復(fù)合膜修飾電極用來探測(cè)過氧化氫。采用CV、交流阻抗法（EIS）、掃描電鏡（SEM）等方法對(duì)所制的修飾電極表面進(jìn)行表征，結(jié)果表明：30圈為PANI的最佳聚合圈數(shù)，且MWNTs與nano-NiO的質(zhì)量比為10

5、:1的復(fù)合膜在pH6.8的緩沖溶液中具有高的電活性。此修飾電極電子轉(zhuǎn)移速率（Ks）為6.25s-1,表面覆蓋度該(Г)3.6×10-5mol·cm-2，且米氏常數(shù)為KM（0.37μM）。同時(shí)，復(fù)合膜修飾的電極對(duì)H2O2響應(yīng)時(shí)間不足5s，檢測(cè)范圍為3.0×10-6~4.3×10-4mol/L，R=0.998，檢出極限4.3×10-7mol/L.
　　3.改變碳基材料，制備HRP/Nano-CeO2/GEO/PANI/GC復(fù)合膜修飾電

6、極用來探測(cè)過氧化氫。采用CV、EIS、計(jì)時(shí)電流（i-t）等電化學(xué)分析方法對(duì)所制的修飾電極表面進(jìn)行表征。結(jié)果表明25圈為最佳聚合圈數(shù)，GEO與nano-CeO2的質(zhì)量比為1:1的復(fù)合膜在pH6.4的緩沖溶液中具有最高的電活性。此修飾電極Ks為7.8s-1,(Г)5.8×10-8mol·cm-2，并且具有低的KM（5.064μM）。同時(shí)，復(fù)合膜修飾的電極對(duì)H2O2的響應(yīng)時(shí)間<5s，檢測(cè)范圍為3.0×10-6~8.36×10-4mol/L，R