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(huì)在信息技術(shù)、先進(jìn)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(jiǎng)獲得者 Smalley 曾經(jīng)說過:“碳納米

2、管將是一種價(jià)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(qiáng)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(jí)纖維”。這一切吸引著全世界的科學(xué)家對(duì)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(shí)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(jī)械性能織造的高強(qiáng)度纖維,已經(jīng)裝備了美國傘兵部隊(duì)。利用碳納米管來進(jìn)行生物測定的應(yīng)用正在取得快速進(jìn)展。利用納米碳管的吸附特性,制備儲(chǔ)能物質(zhì),最終解決能源危機(jī)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(diǎn)。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?yàn)樘技{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(qiáng)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(duì)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(qiáng)的 DNA 電化學(xué)傳感器金(Au)納米粒子對(duì)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(duì)探針 DNA的共價(jià)固定作用,制備了靈敏度增強(qiáng)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(shí)還能通過其與 Au 納米粒子間的強(qiáng)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(jià)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(shí)現(xiàn)對(duì)互補(bǔ)序列、非互補(bǔ)序列的識(shí)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