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近年来,碳纳米管一直是世界科学研究的热点。碳纳米管由于自身的诸多优点如,奇特的电学性质、大的比表面积和长径比、特殊的吸附特性以及强的力学性能等,已经广泛地应用到物理、化学、能源、材料、信息、生物医学等领域。碳纳米管的表面效应和管壁中存在有大量的拓朴学缺陷,使碳纳米管的表面本质上比其它的石墨变体有更大的反应活性,近年来被广泛地应用于电化学生物传感器。当被用作电极材料时,不仅可以提高电子传递速度,而且由于其比表面积大能够作为一种优良的催化剂载体。
本论文以碳纳米管(CNTs)为研究对象,分别将单壁碳纳米管(SWNTs)和多壁碳纳米管(MwNTs)修饰于电极表面,制备纳米碳管基电化学传感器。
1.以KzCr2O7和浓H2SO4t的混合物作为氧化剂对单壁碳纳米管(SWNTs)进行氧化修饰,通过化学共沉淀法合成了磁性单壁碳纳米管(SWNTs/nano-Fe3O4),然后吸附亚甲基蓝(MB)制备了磁性修饰电极。并用透射电子显微镜、红外吸收光谱、磁滞回归曲线和电化学方法进行了表征。研究了在0.1mol/L的NH4Cl溶液中,DNA对电极上修饰物亚甲基蓝的电氧化还原作用,考察了多种实验条件对峰电流的影响。在-0.6~0.3V电压下,在0~6.8 mg/L范围内DNA浓度与电流成反比,从而实现对DNA的测定。采用线性扫描伏安法研究了H+浓度对电化学行为的影响,结果表明,H+离子参与了亚甲基蓝的电氧化还原反应,作pH-Ep图,求得直线的斜率为78.4mV/pH。此方法制成的磁性修饰电极集分离、富集和测定于一身,且所得的修饰电极具有催化性能高、稳定性好、表面易更新等优点。
2.选择天然高分子壳聚糖作为多壁碳纳米管(MWNTs)和纳米二氧化锰(Nano-Mn02)的分散剂,得到均一稳定的分散液,滴涂于玻碳电极的表面,制备出MWCNT/MnO2/CHIT/GCE修饰电极.由于碳纳米管具有良好的电子传递性能,使纳米二氧化锰对H2O2的电催化活性明显提高,并通过循环伏安法、计时电流法对传感器的性能进行了研究。在0.1mol/L磷酸缓冲液(pH=6.9)中,该修饰电极对H2O2的线性范围为1.5×10-6~5.0×10-2mol/L,检出限为4×10-7mol/L。同时探讨了碳纳米管使纳米二氧化锰对H2O2的电催化活性提高的原因。将该修饰电极用于实际样品的测定,结果满意。