碳納米管及其復(fù)合材料在電分析化學(xué)中的應(yīng)用研究.pdf

1、碳納米管(CNT)自1991年被發(fā)現(xiàn)以來就因?yàn)槠洫?dú)特的結(jié)構(gòu)、大的比表面積、高的傳導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度以及穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，引起了人們的廣泛關(guān)注，已成為富勒烯領(lǐng)域的一個(gè)主要的研究熱點(diǎn)，是物理學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)等學(xué)科中最前沿的研究領(lǐng)域之一。另外由于碳納米管具有優(yōu)良的電學(xué)和力學(xué)性能，被認(rèn)為是復(fù)合材料的理想添加相。碳納米管作為加強(qiáng)相和導(dǎo)電相，在納米復(fù)合材料領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力，在分析化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也是研究的熱點(diǎn)之一。本論文主要對碳納米管及其復(fù)合材

2、料在分析化學(xué)領(lǐng)域特別是生物電分析領(lǐng)域的應(yīng)用做了初步的探索和研究。 論文第一章分別從碳納米管的制備、結(jié)構(gòu)、純化、修飾以及碳納米管的應(yīng)用等方面對其進(jìn)行了系統(tǒng)論述。 在借鑒和總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，論文第二章對碳納米管進(jìn)行了化學(xué)功能化修飾，制備了羧基化的碳納米管。采用化學(xué)偶聯(lián)法將末端修飾氨基的單鏈DNA固定在羧基化碳納米管修飾的金電極表面，制成一種新型DNA探針，用鹽酸阿霉素為嵌合指示劑對DNA進(jìn)行示差脈沖法(DPV)檢測。另外

3、以醛基二茂鐵為電活性標(biāo)記物，制得了第二種末端標(biāo)記的DNA電化學(xué)探針。利用分子雜交技術(shù)，用示差脈沖伏安法檢測靶向DNA。由于CNT特有的納米結(jié)構(gòu)對檢測結(jié)果的放大作用，提高了檢測的選擇性和靈敏度。 論文第三章采用化學(xué)還原法制備碳納米管負(fù)載鉑催化劑(CNT-Pt)，并將其修飾在石墨電極表面，構(gòu)建了CNT-Pt嵌入式修飾石墨電極，并研究了該電極對H2O2氧化還原的催化研究，在此基礎(chǔ)上制備了以CNT-Pt/石墨為基底，用溶膠-凝膠固定膽固

4、醇氧化酶，制成了膽固醇生物傳感器，該傳感器顯示了良好的分析性能，具有響應(yīng)時(shí)間短，靈敏度高，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。還研究了葡萄糖氧化酶在CNT-Pt/GC電極上的直接電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：GOD在CNT-Pt修飾的玻碳電極表面能發(fā)生有效和穩(wěn)定的直接電子轉(zhuǎn)移表現(xiàn)良好的伏安峰形。 論文第四章制備了碳納米管負(fù)載納米二氧化鈦復(fù)合材料，并對其在分析化學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了嘗試性的研究。以CNt-TiO2/Au電極為基底，利用辣根過氧化酶與CNT/

5、TiO2之間的靜電吸附及二氧化鈦與羧基的高反應(yīng)特性使辣根過氧化酶實(shí)現(xiàn)了在修飾電極表面的固定。實(shí)驗(yàn)表明：利用鄰氨基苯酚做為電子媒介，此生物傳感器對過氧化氫表現(xiàn)出良好的電催化活性。而辣根過氧化酶(HRP)是一種可以以過氧化氫為電子受體來氧化一系列芳香族化合物的糖蛋白，其活性中心含有血紅素，通過鐵離子價(jià)的可逆變化參與電子傳遞。環(huán)境中的某些有毒物質(zhì)，如氰化物、硫化物、苯肼等，能夠與該酶的活性中心或周圍的殘基結(jié)合，降低其催化活性抑制酶促反應(yīng)的進(jìn)行