碳納米管的修飾及吸附性能研究.pdf

1、碳納米管(CNTs)作為一種理想的一維納米材料，由于其具有豐富的空隙結構、大的比表面積和很高的表面能，在傳感器領域具有廣闊的應用前景。研究表明碳納米管吸附生物分子具有良好的生物相容性和較快電子傳遞速率，因而是一種潛在的生物傳感器材料。論文主要開展了碳納米管酸處理對其電學性能和光學性能的影響，重點研究了碳納米管吸附甘氨酸和膽固醇對其電學性能和光學性能的影響。 本論文采用催化熱解二甲苯的方法制備出多壁碳納米管。對混酸(濃硫酸和濃硝酸

2、體積比為3：1)處理的碳納米管進行掃描電鏡、透射電鏡、傅立葉紅外光譜和拉曼光譜分析和表征，結果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過混酸處理后的碳納米管的端頭被打開，長度被切斷，并接上了羧基等官能團，成為羧基修飾的碳納米管。以磁控賤射的方法在玻璃基底上制作叉指銀電極，使用絲網(wǎng)印刷的方法在玻璃基底上將碳納米管制備成膜。通過伏安特性曲線和四探針實驗法，分別對混酸處理前后碳納米管膜電阻進行了測試，結果顯示混酸處理后膜電阻變大。在空氣氛圍下，對混酸處理前后碳納米管膜電阻隨存

3、放時間變化關系進行了實驗。結果顯示，膜電阻在開始階段迅速升高，隨著時間的增加，上升趨勢變緩，呈現(xiàn)出先升后降的現(xiàn)象，最后趨于穩(wěn)定。 通過測試室溫下吸附甘氨酸前后碳納米管膜伏安特性曲線和體積電阻率，發(fā)現(xiàn)吸附過甘氨酸后，碳納米管的導電能力增加，且增加的幅度與甘氨酸的濃度有關。對碳納米管吸附甘氨酸后電性能的變化機理和甘氨酸的生物性能進行了一些初步的探討。對吸附甘氨酸前后碳納米管膜進行拉曼光譜表征，顯示在吸附甘氨酸之前碳納米管的I<,D>

4、/I<,G>=0.6804，而在吸附甘氨酸之后碳納米管的I<,D>/I<,G>=0.8958，后者為前者的1.33倍。D帶和G帶都發(fā)生了不同程度的頻移，反映吸附甘氨酸之后碳納米管缺陷增多。試驗結果預示碳納米管是一種良好的室溫下檢測甘氨酸的敏感材料。 以同樣的方法測試了在室溫下吸附膽固醇前后碳納米管膜伏安特性曲線和電阻率，發(fā)現(xiàn)吸附了膽固醇后碳納米管的導電能力減弱，且減弱的幅度與膽固醇的濃度有關。對吸附膽固醇前后碳納米管膜進行拉曼光