碳納米管在電分析化學(xué)中的應(yīng)用研究

1、碳納米管在電分析化學(xué)中的應(yīng)用研究 碳納米管在電分析化學(xué)中的應(yīng)用研究【摘要】：納米技術(shù)被公認(rèn)為是 21 世紀(jì)最具有前途的科研領(lǐng)域。納米材料從根本上改變了材料的結(jié)構(gòu),為克服材料科學(xué)研究領(lǐng)域中長期未能解決的問題開辟了新途徑。納米技術(shù)的研究和發(fā)展將會在信息技術(shù)、先進制造技術(shù)、醫(yī)學(xué)和健康、環(huán)境、能源以及國家安全等方面產(chǎn)生突破。在眾多的納米材料中人們看好的是一種有中空管狀結(jié)構(gòu)的材料——碳納米管。諾貝爾化學(xué)獎獲得者 Smalley 曾經(jīng)說過:“碳納米

2、管將是一種價格便宜、環(huán)境友好并且為人類創(chuàng)造奇跡的新材料?！弊詮?1991 年,納米碳管(CarbonNanotubes,CNTs)被日本電氣公司(NEC)的飯島澄男博士發(fā)現(xiàn)以來,以其所具有的很高的韌性、極強的導(dǎo)電性、優(yōu)良的場發(fā)射性能、良好的金屬性和半導(dǎo)體性等奇特的物理和化學(xué)性能被科學(xué)家稱為未來的“超級纖維”。這一切吸引著全世界的科學(xué)家對其如癡如醉的研究。目前,利用納米碳管的場發(fā)射特性制造的平面顯示器件已經(jīng)接近實用。利用納米碳管的半導(dǎo)體特

3、性研制新型電子器件的工作正全面展開。利用納米碳管的機械性能織造的高強度纖維,已經(jīng)裝備了美國傘兵部隊。利用碳納米管來進行生物測定的應(yīng)用正在取得快速進展。利用納米碳管的吸附特性,制備儲能物質(zhì),最終解決能源危機和環(huán)境污染問題,是各國政府都在下大本錢在做的事情。與其它分析方法相比,電化學(xué)傳感器具有便攜、成本低、靈敏度高、穩(wěn)定性良好等優(yōu)點。碳納米管是制備修飾電極和電化學(xué)傳感器的優(yōu)良材料,因為碳納米管是一種納米材料,利用納米材料法將二氧化鋯納米顆粒

4、修飾在碳納米管表面,用 DMF 溶解混合均勻后滴涂到玻碳電極表面形成電極修飾物。通過二氧化鋯與 DNA 末端磷酸基之間強烈的親和作用將 DNA 固定到修飾電極表面。固定在 ZrO2-CNTs 上的 DNA 探針與溶液中的靶 DNA 雜交后,以電活性物質(zhì)道諾霉素(DNR)為雜交指示劑。DNR 的峰電流值與靶 DNA 濃度的對數(shù)值在 2.25x10-9～2.25x10-12mol/L 范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,DNA 的最低檢測下限為 1.4

5、3×10-12mol/L。第二章耐而蘭為嵌入劑金納米顆粒修飾碳納米管增強的 DNA 電化學(xué)傳感器金(Au)納米粒子對電化學(xué)雜交指示劑耐爾蘭(NB)具有良好的催化作用,結(jié)合碳納米管較大的比表面積和良好的電子傳遞性能及其羧基化后對探針 DNA的共價固定作用,制備了靈敏度增強的電化學(xué) DNA 生物傳感器。首先合成了直徑為 16nm 左右的 Au 納米粒子,將其與末端羧基化的碳納米管混合,所用溶劑為 Nation。Nation 是一種

6、陰離子聚合物,它不僅可以作為溶劑,同時還能通過其與 Au 納米粒子間的強烈作用形成網(wǎng)狀物將 Au 納米粒子固定在碳納米管表面。通過 DNA 端部的-NH2與碳納米管末端的-COOH 之間的共價鍵和作用而將探針 DNA 固定到電極表面。與溶液中的靶 DNA 雜交后以 NB 為電化學(xué)雜交指示劑實現(xiàn)對互補序列、非互補序列的識別和電化學(xué)測定。第三部分碳納米管陣列(ACNTs)的合成及其在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用碳納米管陣列的低壓合成及不同物質(zhì)修飾的