基于金屬膜-單壁碳納米管復(fù)合納米材料的電化學(xué)傳感器的構(gòu)建及光度法檢測(cè)銅離子的方法研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著電分析化學(xué)的發(fā)展，非酶?jìng)鞲衅髟诃h(huán)境科學(xué)、食品安全以及臨床檢驗(yàn)領(lǐng)域均獲得了較快的發(fā)展。單壁碳納米管(SWCNTs)作為一種獨(dú)特的納米材料在非酶?jìng)鞲衅鞯臉?gòu)筑上發(fā)揮了重要的作用。單壁碳納米管具有獨(dú)特的性質(zhì)，尤其是酸化處理后的碳納米管，其作為導(dǎo)電填料用來(lái)提高復(fù)合材料的電性能已成為各學(xué)科領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。在電極表面的各種金屬膜具有著不同的作用，而單壁碳納米管能夠改善和放大金屬膜物理化學(xué)特性，因此金屬膜/單壁碳納米管復(fù)合納米材料是一種

2、理想的非酶電化學(xué)傳感器。此類復(fù)合修飾電極應(yīng)用十分廣泛，可以應(yīng)用于葡萄糖等生物傳感器中。葡萄糖代謝失調(diào)會(huì)出現(xiàn)相關(guān)疾病，如糖尿病，糖尿病是世界第三大高發(fā)慢性疾病，因此在很大程度上影響人們的正常生活。電化學(xué)生物傳感器是檢測(cè)葡萄糖濃度的有力手段，非酶葡萄糖生物傳感器已成為該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。這是由于非酶生物傳感器的修飾電極更穩(wěn)定，靈敏度更高，使用壽命更長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。
　　除此之外環(huán)境中的重金屬的檢測(cè)近年來(lái)成為研究熱點(diǎn)之一。例如鉻元素，鉻元素

3、是人體的必需的微量元素之一，它是正常生長(zhǎng)發(fā)育和調(diào)節(jié)血糖的重要元素。然而攝入過(guò)量的鉻元素卻對(duì)人體造成諸多傷害，尤其是六價(jià)鉻，Cr(Ⅵ)化合物在高濃度時(shí)具有局部刺激和腐蝕危害，低濃度的Cr(Ⅵ)被視為致癌物質(zhì)。因此研發(fā)監(jiān)測(cè)環(huán)境中六價(jià)鉻方法廣受內(nèi)業(yè)人士的關(guān)注。金屬Cu元素也是人體內(nèi)一種不可缺少的微量元素，在人體不同的生理過(guò)程中作為催化輔助因子起著重要作用。然而人體內(nèi)攝入過(guò)量的銅或長(zhǎng)期接觸銅塵也會(huì)產(chǎn)生毒性，從而導(dǎo)致神經(jīng)性疾病。因此尋找一種新型，

4、快速，靈敏的銅離子檢測(cè)方法具有十分重要的意義。
　　論文包括以下幾個(gè)部分:
　　1、對(duì)碳納米材料，金屬膜/單壁碳管復(fù)合納米材料修飾電極做了簡(jiǎn)單的概述，介紹了檢測(cè)生物體系中葡萄糖小分子的重要意義、葡萄糖的傳統(tǒng)檢測(cè)方法以及用金屬膜/單壁碳管復(fù)合納米材料修飾電極電催化檢測(cè)葡萄糖的優(yōu)點(diǎn)，闡述了重金屬Cr(Ⅵ)的危害及傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及金屬膜/單壁碳管復(fù)合納米材料修飾電極對(duì)痕量Cr(Ⅵ)的優(yōu)勢(shì)，探索了新型Cu(Ⅱ)顯色劑的光譜檢測(cè)方法。以

5、及本論文的研究思路和研究目的。
　　2、Ni-Ag/單壁碳納米管復(fù)合納米線復(fù)合納米材料修飾電極的組裝，表征，及其對(duì)葡萄糖電催化氧化的卓越特性。
　　本部分闡述了種子誘導(dǎo)電化學(xué)合成Ni-Ag/單壁碳納米管復(fù)合納米線修飾電極的組裝。將一定比例的Ni-Ag雙金屬離子的與酸化處理后的單壁碳納米管充分混合，然后將其修飾到玻碳電極表面。Ni-Ag離子在電極表面形成晶種，在電沉積時(shí)能夠更迅速的將溶液中的Ni-Ag有序的還原到單壁碳納米管上

6、，形成致密的雙金屬合金膜。Ni-Ag/單壁碳納米管復(fù)合納米線復(fù)合納米材料修飾電極在堿性溶液中對(duì)葡萄糖具有高靈敏性和寬線性范圍等優(yōu)點(diǎn)。該修飾電極通過(guò)電化學(xué)阻抗譜(EIS)，掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)靜態(tài)水接觸角和伏安測(cè)量來(lái)表征該修飾電極的卓越特性。結(jié)論表明Ni-Ag/單壁碳納米管復(fù)合納米線復(fù)合納米材料修飾電極具有很好的親水性，導(dǎo)電性，穩(wěn)定性，重現(xiàn)性和抗干擾性等。
　　3、Bi膜包裹的單壁碳納米管復(fù)合納米材料的

7、制備、表征及其對(duì)重金屬Cr(Ⅵ)的電化學(xué)檢測(cè)。
　　這里我們報(bào)告的成功獲得一種改進(jìn)的Bi膜包裹單壁碳納米管修飾的玻璃碳電極(Bi/單壁碳納米管/GCE)作為一個(gè)高度敏感的平臺(tái)通過(guò)催化吸附檢測(cè)陰極溶出伏安法(AdCSV)檢測(cè)超痕量六價(jià)鉻。介紹帶負(fù)電的單壁碳納米管很大程度上減少Bi粒子大小從而達(dá)到納米級(jí)的Bi粒子。這是由于靜電作用，使Bi(Ⅲ)陽(yáng)離子很容易有序的吸附到SWCNTs表面，導(dǎo)致更高質(zhì)量的Bi薄膜沉積。Bi/納米復(fù)合材料由電

8、化學(xué)阻抗譜(EIS)，掃描電子顯微鏡(SEM)、靜態(tài)水接觸角和伏安測(cè)量來(lái)表征該修飾電極的物化特性。結(jié)果表明修飾了SWCNTs的電極，提高了Bi膜的沉積質(zhì)量，增加了電子轉(zhuǎn)移速度、得到更均一和平滑的形貌、改善了親水性和溶出信號(hào)。使用二乙烯三胺五乙酸(DTPA)絡(luò)合配體、組裝電極在-1.06 V(與Ag/AgCl)還原Cr(Ⅲ)-DTPA復(fù)合物，顯示一個(gè)良好的和高度敏感的峰值，其線性濃度范圍的0-25 nM，最低檢出限為0.036 nM。無(wú)干

9、擾共存離子的存在以及分析河水樣本時(shí)獲得很好的回收率。相比之前將Bi膜直接修飾到玻碳電極表面的方法，改良的修飾電極在水溶液中檢測(cè)痕量鉻(Ⅵ)展現(xiàn)了更好的再現(xiàn)性和重復(fù)性和基于高靈敏性和高選擇性的伏安發(fā)在實(shí)際樣品檢測(cè)痕量鉻(Ⅵ)具有很好前景。
　　4、研究新型Cu(Ⅱ)離子顯色劑的制備，及分光光度法檢測(cè)水溶液中Cu(Ⅱ)含量的檢測(cè)方法。
　　這部分研究了硫醇半胱氨酸(Cys)和甲醛(CH2O)相互作用，形成一種新型的Cu(Ⅱ)離子