基于功能化碳納米管的電化學(xué)傳感器的構(gòu)建與分析應(yīng)用.pdf

1、自從1991年日本NEC公司飯島（Iijima）等發(fā)現(xiàn)碳納米管（CNTs）以來(lái)，因其具有奇特的電化學(xué)性能，大的比表面積，在電分析領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本論文以多壁碳納米管（MWNTs）為基質(zhì)，通過(guò)共價(jià)功能化制備了其與納米金的復(fù)合物，通過(guò)高溫煅燒制備了摻雜改性的碳納米管，通過(guò)共價(jià)功能化制備了新型羧基化碳納米管，研究和制備出基于以上幾種材料的新型修飾電極，同時(shí)結(jié)合各種表征手段，對(duì)所制備的修飾電極進(jìn)行了較全面的表征，并重點(diǎn)開(kāi)展了對(duì)酚類(lèi)物質(zhì)的檢測(cè)及

2、生物傳感器構(gòu)建方面的基礎(chǔ)研究。本論文的研究?jī)?nèi)容主要包括:
　　1.功能化碳納米管的制備：通過(guò)環(huán)氧氯丙烷與亞氨基乙二酸（IDA）共價(jià)改性，使碳納米管達(dá)到羧基化（CNTs-IDA）的目的；把三聚氰胺與碳納米管超聲混合均勻，500℃煅燒，使碳納米管達(dá)到元素?fù)诫s(NCNTs)的目的。并且兩種功能化碳納米管通過(guò)傅里葉紅外光譜、紫外可見(jiàn)光譜、電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、電化學(xué)循環(huán)伏安法進(jìn)行了表征。
　　2.首先基于靜

3、電吸附作用將羧基化的多壁碳納米管（MWCNTs）修飾于玻碳電極（GC）表面，構(gòu)建負(fù)電荷的修飾界面，然后通過(guò)肽鍵吸附L-半胱氨酸（L-Cys），再利用L-半胱氨酸分子中含有巰基（-SH）吸附納米金（nano-Au）形成S-Au鍵。利用吸附法將血紅蛋白（Hb）固定在連接有納米金和L-半胱氨酸鹽酸鹽的羧基化碳納米管的玻碳電極表面，制成穩(wěn)定的固載Hb/nano-Au/L-Cys/CNT-COOH/GC修飾電極。并用循環(huán)伏安法、線性掃描伏安法和差

4、分脈沖伏安法分析了修飾電極在磷酸緩沖液（PBS）中的電化學(xué)行為，在此基礎(chǔ)上著重研究了鄰苯二酚在修飾電極上的電催化氧化。結(jié)果表面，固載Hb/nano-Au/L-Cys/CNT-COOH/GC修飾電極對(duì)鄰苯二酚有明顯催化作用，使其還原峰電流明顯增加，并對(duì)它的檢測(cè)條件進(jìn)行了優(yōu)化。修飾電極對(duì)鄰苯二酚的檢測(cè)線明顯低于在普通電極上的檢測(cè)線，表明使用固載Hb/nano-Au/L-Cys/CNT-COOH/GC修飾電極可以提高鄰苯二酚的檢測(cè)靈敏度。

5、r>　　3.提出了一種新型的葡萄糖生物傳感器。高靈敏葡萄糖氧化酶（GOx）的固定是基于親和結(jié)合亞氨基乙二酸功能化碳納米管和金屬螯合配體。提出的固載新技術(shù)是利用Co(II)離子對(duì)GOx表面的組氨酸和半胱氨酸殘基的親和性。通過(guò)對(duì)固載的GOx的直接電化學(xué)研究表明功能化的CNTs極大促進(jìn)了GOx與電極表面之間的電子轉(zhuǎn)移。電子轉(zhuǎn)移速率達(dá)到0.59S-1，并且循環(huán)伏安法我們得到一對(duì)幾乎可逆的氧化還原峰，這充分證明了采用金屬螯合親和法固定葡萄糖氧化酶

6、充分的保留的酶的活性。此電極能夠?qū)?.01mM的葡萄糖進(jìn)行快速準(zhǔn)確的檢測(cè)，經(jīng)過(guò)10天的低溫保存，酶電極依然具有很好的活性。該固定化方法簡(jiǎn)單，為酶修飾電極的應(yīng)用提供了一個(gè)理論模型。
　　4.用三聚氰胺與碳納米管（CNTs）超聲混合均勻在500℃氮?dú)夥諊蚂褵频昧说獡诫s改性CNTs（NCNTs）。將Nafion、NCNTs及HAuCl4混合溶液滴于玻碳電極表面，利用電化學(xué)還原制備了Nafion-NCNTs/Au1修飾電極并對(duì)修飾電極

7、進(jìn)行表征。此修飾電極對(duì)鄰苯二酚（CT）、對(duì)苯二酚（HQ）和間苯二酚（RS）的電化學(xué)氧化還原具有很高的催化能力，顯著降低了三者的氧化電位，改善了三者的電化學(xué)可逆性，同時(shí)增強(qiáng)了三者的氧化還原峰電流。在0.1mol/L的磷酸緩沖液中（PBS，pH=6.98），利用循環(huán)伏安法和線性伏安法，Nafion-NCNTs/Au1修飾電極對(duì)鄰苯二酚（5×10-6-4×10-4mol/L）、對(duì)苯二酚（1×10-5-3×10-4mol/L）、間苯二酚（2×1