納米復合材料的合成與電化學傳感.pdf

1、本文主要對近幾年來碳納米管及其復合材料和磁性粒子及其復合材料的合成，以及在電化學生物傳感器中的應用進行了綜述。復合材料最大的優勢是能夠利用兩種材料各自的優點而帶來單種材料所不具備的一些性能，或者利用材料之間的協同作用達到意想不到的奇特效應，在電化學和生物傳感器研究方面具有廣闊的應用前景。本論文以碳納米管和磁性四氧化三鐵納米粒子為研究重點，開展了以下工作： 第一章：本章節主要介紹了納米材料及納米復合材料的合成和在分析化學中的應用，

2、特別對碳納米管和磁性納米粒子進行了綜述。并介紹了各種無機，有機和金屬納米粒子在碳納米管表面的沉積，和核殼磁性納米粒子的制備。大概介紹了電化學生物傳感器的原理和修飾電極的制備。另外還綜述了兩種電子傳遞媒介體。 第二章：本章節報道了一種簡單而有效地方法合成碳納米管/普魯士藍(MWNTs/PB)復合材料，原位自發無電沉積法?？梢酝ㄟ^改變實驗條件，來達到控制普魯士藍在碳納米管生長的目的，比如FeCl<,3>+K<,3>[Fe(CN)<,

3、6>]雙組份的初始濃度，相對濃度，溫度和反應時間等。該方法對實驗要求并不苛刻，只需在溫和的條件下完成一個簡單混合過程。透射電子顯微鏡(TEM)，紅外光譜(FTIR)，紫外可見光譜(UV-Vis)和X-射線衍射(XRD)對MWNTs/PB復合材料進行了表征。此外，還研究了MWNTs/PB復合材料的電化學行為及對雙氧水的電催化還原。這種新型的方法可以用來合成其他配位聚合物/碳納米管復合材料，在電子納米器件領域中具有廣闊地應用前景。

4、第三章：本章節報道了一種有效的合成碳納米管/金(CNTs/Au)納米復合材料的方法，通過共價自組裝將金納米粒子沉積在碳納米管表面，闡述了p-p作用和Au-S共價鍵在組裝過程中的作用。紅外光譜(FTIR)和紫外吸收光譜(UV-Vis)對這個合成過程進行了監控，透射電子顯微鏡(TEM)可以直觀地看出大量的金納米粒子緊密地吸附在碳納米管管壁。在整個過程中，金納米粒子的分散性好，在組裝前后粒子大小基本沒有發生改變。另外，研究了該復合材料對氧氣的

5、電催化還原行為，與純碳納米管修飾電極相比，其催化響應電流顯著增大，表現出良好的電催化還原活性。還考察了CNTs/Au的穩定性，實驗結果表明，金納米粒子緊緊地固定在碳納米管表面，具有耐水洗和超聲的特性。所以，該納米復合材料由于其具有高度的穩定性和良好的電催化活性而在很多領域具有廣闊的應用前景。 第四章：本章節使用羥胺還原種子迭代法合成了一種新型的核殼Fe<,3>O<,4>4@Au復合粒子，并將己硫醇二茂鐵(HS-(CH<,2>)<

6、,6>-Fc)自組裝于金殼表面功能化納米復合材料。通過透射電子顯微鏡(TEM)和紫外-可見吸收光譜(UV-Vis)對該復合材料進行了表征，復合粒子的平均粒徑為50nm。紅外光譜對HS-(CH<,2>)<,6>-Fc的自組裝過程進行了監控。在外磁場作用下，功能化Fe<,3>O<,4>@Au復合粒子緊緊地固定在磁性碳糊電極(MCPE)表面，對其電化學行為進行了研究，表明功能化Fe<,3>O<,4>@Au復合粒子修飾電極表面反應過程受擴散控制

7、。功能化Fe<,3>O<,4>@Au復合粒子能對多巴胺(DA)產生良好的電催化氧化作用，制備出多巴胺生物傳感器，具有靈敏度高，穩定性好并且響應速度快等特點。對DA的檢測線性范圍為1.0x10<'-6>-4.6x10<4->mol/L，相關性系數為0.9998，最低檢測限為0.31μmol/L。干擾實驗結果表明，尿酸(UA)在DA測定中不產生干擾，修飾電極包埋Nation薄膜后能有效地消除抗壞血酸(AA)的干擾。 第五章：本章節報

8、道了一種簡單有效制備有序大孔普魯士藍膜的方法，通過使用垂直沉降法將單分散的聚苯乙烯納米小球自組裝，得到排列高度有序的聚苯乙烯膠體模板，在此模板的空隙中填充PDDA-Fe2+混合溶液，再將模板浸入鐵氰化鉀溶液中，即在縫隙中生成大量普魯士藍納米粒子，最后用四氫呋喃去除聚苯乙烯納米小球得到有序多孔普魯士藍模板。采用掃描電子顯微鏡、紫外-可見光譜儀和電化學技術對所制得的有序多孔普魯士藍模板的形貌、化學組成進行了表征，同時對其在生物傳感器中的應用