碳納米管的功能化及其電化學(xué)傳感特性研究.pdf

1、電化學(xué)生物傳感器是用來(lái)識(shí)別和定量分析生物體的一種測(cè)量技術(shù)，目前在電分析化學(xué)等前沿領(lǐng)域應(yīng)用較多，電化學(xué)生物傳感器因其制造簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛研究并逐步應(yīng)用于環(huán)境檢測(cè)、臨床醫(yī)學(xué)、食品工業(yè)等領(lǐng)域。
　　 隨著納米科技的不斷進(jìn)步，納米材料在催化、生物醫(yī)學(xué)、微電子、能源等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。如碳納米管，納米二氧化鈦、納米金等納米材料用于電化學(xué)傳感領(lǐng)域，可以提高化學(xué)催化活性，加快反應(yīng)速度，改善傳感器對(duì)生物分子的響

2、應(yīng)。
　　 本文以Ni/MgO作為催化劑，采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備了碳納米管。將濃硝酸和濃硫酸按一定的體積比混合，并以液相氧化法對(duì)碳納米管進(jìn)行功能化，利用SEM、TEM、XRD、Raman以及FTIR手段研究了處理時(shí)間對(duì)碳納米管形貌及結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，RF-PECVD法制備的碳納米管雜質(zhì)較多，但隨著純化時(shí)間的增加，雜質(zhì)含量逐漸減少，碳納米管的純度逐漸提高，當(dāng)純化時(shí)間達(dá)到4小時(shí)后基本看不到雜質(zhì)。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)碳納米管

3、經(jīng)混酸處理后表面引入了羧基等功能基團(tuán)，隨著純化時(shí)間的增加，其含量也逐漸增加，這對(duì)于碳納米管在生物傳感器等領(lǐng)域中的應(yīng)用具有重要意義。
　　 為了更進(jìn)一步研究碳納米管的性能，本文采用離子濺射法在多壁碳納米管上負(fù)載金納米顆粒，利用殼聚糖溶液分散了納米二氧化鈦(nano-TiO2)和負(fù)載金的碳納米管(Au-CNTs)，交聯(lián)后將其滴涂于玻碳電極(GCE)上，構(gòu)建了TiO2/Au-CNTs/CS/GCE電化學(xué)傳感器。利用SEM、XRD、FT

4、IR和TEM表征了TiO2/Au-CNTs/CS復(fù)合物的形貌與結(jié)構(gòu)，整體上顯示出以Au/CNTs為網(wǎng)絡(luò)、TiO2為中心的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并采用電化學(xué)測(cè)量技術(shù)研究了電極的組裝過(guò)程。
　　 首先用循環(huán)伏安法和電流-時(shí)間法分析了TiO2/Au-CNTs/CS/GCE對(duì)抗壞血酸的電催化行為，結(jié)果表明，nano-TiO2、nano-Au及CNTs具有協(xié)同效應(yīng)，從而增強(qiáng)了電催化信號(hào)。檢測(cè)抗壞血酸時(shí)，反應(yīng)位點(diǎn)多、電子轉(zhuǎn)移數(shù)目達(dá)到飽和，線性范圍寬為1

5、×10-7mol·L-1～1×10-2mol·L-1，具有高的靈敏度和低的檢出限，分別為79.16mA·cm-2·(mol·L-1)-1及1×10-7mol·L-1(S/N=3)，且具有良好的穩(wěn)定性、抗干擾性和潛在的商用價(jià)值。
　　 其次分析了TiO2/Au-CNTs/CS/GCE對(duì)對(duì)苯二酚和鄰苯二酚的電催化行為，結(jié)果表明，nano-TiO2、nano-Au及CNTs三者充分發(fā)揮了各自優(yōu)勢(shì)，且具有協(xié)同效應(yīng)，當(dāng)檢測(cè)對(duì)苯二酚時(shí)，其具