基于金屬膜-單壁碳納米管復(fù)合納米材料的電化學(xué)傳感器的構(gòu)建及光度法檢測銅離子的方法研究.pdf

1、近年來，隨著電分析化學(xué)的發(fā)展，非酶傳感器在環(huán)境科學(xué)、食品安全以及臨床檢驗(yàn)領(lǐng)域均獲得了較快的發(fā)展。單壁碳納米管(SWCNTs)作為一種獨(dú)特的納米材料在非酶傳感器的構(gòu)筑上發(fā)揮了重要的作用。單壁碳納米管具有獨(dú)特的性質(zhì)，尤其是酸化處理后的碳納米管，其作為導(dǎo)電填料用來提高復(fù)合材料的電性能已成為各學(xué)科領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。在電極表面的各種金屬膜具有著不同的作用，而單壁碳納米管能夠改善和放大金屬膜物理化學(xué)特性，因此金屬膜/單壁碳納米管復(fù)合納米材料是一種

2、理想的非酶電化學(xué)傳感器。此類復(fù)合修飾電極應(yīng)用十分廣泛，可以應(yīng)用于葡萄糖等生物傳感器中。葡萄糖代謝失調(diào)會出現(xiàn)相關(guān)疾病，如糖尿病，糖尿病是世界第三大高發(fā)慢性疾病，因此在很大程度上影響人們的正常生活。電化學(xué)生物傳感器是檢測葡萄糖濃度的有力手段，非酶葡萄糖生物傳感器已成為該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。這是由于非酶生物傳感器的修飾電極更穩(wěn)定，靈敏度更高，使用壽命更長等諸多優(yōu)點(diǎn)。
　　除此之外環(huán)境中的重金屬的檢測近年來成為研究熱點(diǎn)之一。例如鉻元素，鉻元素

3、是人體的必需的微量元素之一，它是正常生長發(fā)育和調(diào)節(jié)血糖的重要元素。然而攝入過量的鉻元素卻對人體造成諸多傷害，尤其是六價鉻，Cr(Ⅵ)化合物在高濃度時具有局部刺激和腐蝕危害，低濃度的Cr(Ⅵ)被視為致癌物質(zhì)。因此研發(fā)監(jiān)測環(huán)境中六價鉻方法廣受內(nèi)業(yè)人士的關(guān)注。金屬Cu元素也是人體內(nèi)一種不可缺少的微量元素，在人體不同的生理過程中作為催化輔助因子起著重要作用。然而人體內(nèi)攝入過量的銅或長期接觸銅塵也會產(chǎn)生毒性，從而導(dǎo)致神經(jīng)性疾病。因此尋找一種新型，

4、快速，靈敏的銅離子檢測方法具有十分重要的意義。
　　論文包括以下幾個部分:
　　1、對碳納米材料，金屬膜/單壁碳管復(fù)合納米材料修飾電極做了簡單的概述，介紹了檢測生物體系中葡萄糖小分子的重要意義、葡萄糖的傳統(tǒng)檢測方法以及用金屬膜/單壁碳管復(fù)合納米材料修飾電極電催化檢測葡萄糖的優(yōu)點(diǎn)，闡述了重金屬Cr(Ⅵ)的危害及傳統(tǒng)檢測技術(shù)及金屬膜/單壁碳管復(fù)合納米材料修飾電極對痕量Cr(Ⅵ)的優(yōu)勢，探索了新型Cu(Ⅱ)顯色劑的光譜檢測方法。以

5、及本論文的研究思路和研究目的。
　　2、Ni-Ag/單壁碳納米管復(fù)合納米線復(fù)合納米材料修飾電極的組裝，表征，及其對葡萄糖電催化氧化的卓越特性。
　　本部分闡述了種子誘導(dǎo)電化學(xué)合成Ni-Ag/單壁碳納米管復(fù)合納米線修飾電極的組裝。將一定比例的Ni-Ag雙金屬離子的與酸化處理后的單壁碳納米管充分混合，然后將其修飾到玻碳電極表面。Ni-Ag離子在電極表面形成晶種，在電沉積時能夠更迅速的將溶液中的Ni-Ag有序的還原到單壁碳納米管上

6、，形成致密的雙金屬合金膜。Ni-Ag/單壁碳納米管復(fù)合納米線復(fù)合納米材料修飾電極在堿性溶液中對葡萄糖具有高靈敏性和寬線性范圍等優(yōu)點(diǎn)。該修飾電極通過電化學(xué)阻抗譜(EIS)，掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)靜態(tài)水接觸角和伏安測量來表征該修飾電極的卓越特性。結(jié)論表明Ni-Ag/單壁碳納米管復(fù)合納米線復(fù)合納米材料修飾電極具有很好的親水性，導(dǎo)電性，穩(wěn)定性，重現(xiàn)性和抗干擾性等。
　　3、Bi膜包裹的單壁碳納米管復(fù)合納米材料的

7、制備、表征及其對重金屬Cr(Ⅵ)的電化學(xué)檢測。
　　這里我們報告的成功獲得一種改進(jìn)的Bi膜包裹單壁碳納米管修飾的玻璃碳電極(Bi/單壁碳納米管/GCE)作為一個高度敏感的平臺通過催化吸附檢測陰極溶出伏安法(AdCSV)檢測超痕量六價鉻。介紹帶負(fù)電的單壁碳納米管很大程度上減少Bi粒子大小從而達(dá)到納米級的Bi粒子。這是由于靜電作用，使Bi(Ⅲ)陽離子很容易有序的吸附到SWCNTs表面，導(dǎo)致更高質(zhì)量的Bi薄膜沉積。Bi/納米復(fù)合材料由電

8、化學(xué)阻抗譜(EIS)，掃描電子顯微鏡(SEM)、靜態(tài)水接觸角和伏安測量來表征該修飾電極的物化特性。結(jié)果表明修飾了SWCNTs的電極，提高了Bi膜的沉積質(zhì)量，增加了電子轉(zhuǎn)移速度、得到更均一和平滑的形貌、改善了親水性和溶出信號。使用二乙烯三胺五乙酸(DTPA)絡(luò)合配體、組裝電極在-1.06 V(與Ag/AgCl)還原Cr(Ⅲ)-DTPA復(fù)合物，顯示一個良好的和高度敏感的峰值，其線性濃度范圍的0-25 nM，最低檢出限為0.036 nM。無干

9、擾共存離子的存在以及分析河水樣本時獲得很好的回收率。相比之前將Bi膜直接修飾到玻碳電極表面的方法，改良的修飾電極在水溶液中檢測痕量鉻(Ⅵ)展現(xiàn)了更好的再現(xiàn)性和重復(fù)性和基于高靈敏性和高選擇性的伏安發(fā)在實(shí)際樣品檢測痕量鉻(Ⅵ)具有很好前景。
　　4、研究新型Cu(Ⅱ)離子顯色劑的制備，及分光光度法檢測水溶液中Cu(Ⅱ)含量的檢測方法。
　　這部分研究了硫醇半胱氨酸(Cys)和甲醛(CH2O)相互作用，形成一種新型的Cu(Ⅱ)離子