聚合物-碳納米管多元復合物的合成及其應用研究.pdf

1、本文應用碳納米管(CNTs)和聚酰胺-胺(PAMAM)樹枝形聚合物兩類各自具有奇異物理化學性質的材料,開展了新型納米復合物的合成與應用研究工作,成功地合成了三類新穎的納米復合物,發(fā)展了多元納米復合材料合成的新方法,擴展了納米材料的范圍。
　　 本工作首先合成了具有納米級尺寸的以乙二胺為核第五代PAMAM樹枝形聚合物,并對PAMAM的合成工藝進行了優(yōu)化,對過量試劑丙烯酸甲酯或乙二胺和溶劑甲醇進行分段減壓蒸餾分離回收。在對回收液成份

2、分析的基礎上,進行了直接循環(huán)使用較低真空條件(50～100KPa)下收集到的回收液合成1.0 G PAMAM的新合成工藝。該工藝對回收液的直接使用率高達98.0％,實現(xiàn)了PAMAM的實驗室綠色合成,可為其工業(yè)化生產提供參考。
　　 對多壁碳納米管(MWNTs)進行混酸(濃H2SO4:濃HN03=3:1(v/v))氧化處理,使其表面產生羧基。羧化的MWNTs通過碳化二亞胺輔助活化法,與胺端基的第五代PAMAM以酰胺鍵的形式共價連接

3、,得到PAMAM-MWNT新型復合納米材料,并對該材料進行了表征。PAMAM-MWNT表面帶有大量胺基,具有很好的親水性,解決了MWNTs水溶性差的問題。這種表面帶有眾多官能團的MWNTs的新型功能材料,可以同時負載大量的化學或生物分子,或同時負載多種不同生物大分子或納米粒子,從而極大的擴展CNTs的應用范圍。對于研究、發(fā)展與應用納米材料具有重要意義。
　　 以PAMAM-MWNT為基質,制備了高密度的葡萄糖氧化酶(GOx)和辣

4、根過氧化物酶(HRP)的雙酶-PAMAM-MWNT生物雜合物；并以該生物雜合物為平臺,構建新型無媒介葡萄糖傳感器。研究了該生物雜合物膜傳感器的電催化行為。在MWNTs生物納米復合物中,GOx和HRP活性中心和GCE表面間發(fā)生直接電子轉移；同時在MWNTs和高密度GOx和HRP之間的協(xié)同作用使其具有非常高的靈敏度和選擇性,對葡萄糖的響應電流為2200 nA.mM-1,并縮短了傳感器表面反應分子間的擴散距離,得到快速的電流響應(～1s),可

5、直接用于生物樣中葡萄糖的測定。該工作對發(fā)展多元納米生物復合材料具有重要意義。
　　 本文還通過酰胺鍵成功的合成了CdSe-PAMAM-MWNT和CdSe-PAMAM納米復合物,并研究這些復合物的熒光特性。熒光光譜測試結果表明,PAMAM與CdSe量子點的之間發(fā)生強的能量轉移,使CdSe-PAMAM納米復合物熒光強度顯著增強；而CdSe量子點與PAMAM-MWNT之間的能量轉移,導致CdSe-PAMAM-MWNT熒光發(fā)生強烈的淬滅