碳納米管的功能化及其電化學傳感特性研究.pdf

1、電化學生物傳感器是用來識別和定量分析生物體的一種測量技術，目前在電分析化學等前沿領域應用較多，電化學生物傳感器因其制造簡單、價格低廉、靈敏度高、選擇性好等優點，已被廣泛研究并逐步應用于環境檢測、臨床醫學、食品工業等領域。
　　 隨著納米科技的不斷進步，納米材料在催化、生物醫學、微電子、能源等領域已被廣泛應用。如碳納米管，納米二氧化鈦、納米金等納米材料用于電化學傳感領域，可以提高化學催化活性，加快反應速度，改善傳感器對生物分子的響

2、應。
　　 本文以Ni/MgO作為催化劑，采用射頻等離子體增強化學氣相沉積法制備了碳納米管。將濃硝酸和濃硫酸按一定的體積比混合，并以液相氧化法對碳納米管進行功能化，利用SEM、TEM、XRD、Raman以及FTIR手段研究了處理時間對碳納米管形貌及結構的影響。結果表明，RF-PECVD法制備的碳納米管雜質較多，但隨著純化時間的增加，雜質含量逐漸減少，碳納米管的純度逐漸提高，當純化時間達到4小時后基本看不到雜質。同時還發現碳納米管

3、經混酸處理后表面引入了羧基等功能基團，隨著純化時間的增加，其含量也逐漸增加，這對于碳納米管在生物傳感器等領域中的應用具有重要意義。
　　 為了更進一步研究碳納米管的性能，本文采用離子濺射法在多壁碳納米管上負載金納米顆粒，利用殼聚糖溶液分散了納米二氧化鈦(nano-TiO2)和負載金的碳納米管(Au-CNTs)，交聯后將其滴涂于玻碳電極(GCE)上，構建了TiO2/Au-CNTs/CS/GCE電化學傳感器。利用SEM、XRD、FT

4、IR和TEM表征了TiO2/Au-CNTs/CS復合物的形貌與結構，整體上顯示出以Au/CNTs為網絡、TiO2為中心的網狀結構，并采用電化學測量技術研究了電極的組裝過程。
　　 首先用循環伏安法和電流-時間法分析了TiO2/Au-CNTs/CS/GCE對抗壞血酸的電催化行為，結果表明，nano-TiO2、nano-Au及CNTs具有協同效應，從而增強了電催化信號。檢測抗壞血酸時，反應位點多、電子轉移數目達到飽和，線性范圍寬為1

5、×10-7mol·L-1～1×10-2mol·L-1，具有高的靈敏度和低的檢出限，分別為79.16mA·cm-2·(mol·L-1)-1及1×10-7mol·L-1(S/N=3)，且具有良好的穩定性、抗干擾性和潛在的商用價值。
　　 其次分析了TiO2/Au-CNTs/CS/GCE對對苯二酚和鄰苯二酚的電催化行為，結果表明，nano-TiO2、nano-Au及CNTs三者充分發揮了各自優勢，且具有協同效應，當檢測對苯二酚時，其具