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静电纺丝技术是制备微米级以及纳米级纤维材料的有效方法。目前,电纺材料已被广泛应用于诸多领域,然而,在电分析化学方面的应用尚处于起步阶段。为此,本论文工作以静电纺丝技术为基础,围绕电纺碳纳米纤维(CNF)及其复合材料在电分析化学方面的应用展开研究,主要内容包括以下五个方面:
(1)将静电纺丝技术和碳化过程相结合制备了CNF材料,该材料无需进行任何前处理即可直接应用于电化学分析检测,表现出较大的电活性面积和优良的电子转移动力学特性。将电纺CNF修饰的碳糊电极(CNF-CPE)应用于无媒介体NADH的检测,检测限可达纳摩尔级,线性范围较宽。此外,将其应用于多巴胺(DA)、抗坏血酸(AA)和尿酸(UA)的同时检测,CNF-CPE表现出良好的选择性和较高的灵敏度。该方法用于实际样品中DA和UA的检测,得到了令人满意的结果。
(2)将静电纺丝技术和碳化过程相结合制备了负载有大量Pd纳米粒子的CNF复合材料(Pd/CNF)。将Pd/CNF-CPE应用于电化学检测草酸(OA),其氧化过电位低、响应信号强,并且在AA和Ua存在下表现出良好的选择性。该方法用于菠菜样品中OA的测定,得到了令人满意的结果。
(3)将静电纺丝技术和碳化过程相结合制备了负载有大量Ni纳米粒子的CNF复合材料(Ni/CNF)。将其应用于构建无酶葡萄糖、乙醇传感器,Ni/CNF复合物糊(NiCFP)电极得到了较低的检测限、较宽的线性范围以及良好的稳定性,并成功用于市售白酒中乙醇的检测。
(4)基于化学还原法,将Pt纳米粒子均匀沉积在电纺CNF电极表面。将其应用于过氧化氢(H2O2)的电化学还原,表现出明显的电催化行为,即过电位低、灵敏度高。Pt/CNF电极对于检测H2O2,得到了较低的检测限、较宽的线性范围以及良好的选择性。
(5)以离子液体1-丁基-4-甲基毗啶六氟磷酸盐(PFP)作为电纺CNF的粘合剂,制备了CNF/PFP复合材料并用于电化学传感器的构建。CNF/PFP电极在中性条件下检测生物分子,表现出优良的电化学性能。可用于同时检测DA、AA和UA,以及鸟嘌呤和腺嘌呤,表现出较高的灵敏度和良好的选择性;用于安培检测NADH时,具有较高的信噪比和良好的稳定性。