基于碳納米管和金屬納米粒子復合物的無酶過氧化氫傳感器的研究.pdf

1、金屬納米粒子具有大的比表面積、高的表面能以及較高的催化活性,廣泛應用于傳感器的構建。碳納米管不僅可以給金屬納米粒子的負載提供大的比表面積,而且碳納米管本身也具有優(yōu)異的導電性,高的催化活性,以及良好的化學穩(wěn)定性等特性。因此,碳納米管和金屬納米粒子可以產生協(xié)同效應,為生物傳感器各種性能的提高創(chuàng)造了機遇,有效地促進了生物傳感器的發(fā)展。本文將多壁碳納米管和金屬納米粒子相結合,構建了三種不同的修飾電極,用于過氧化氫的檢測。主要研究內容如下:

2、>　　(1)通過酰胺化反應將離子液體功能化到碳納米管表面,再采用電化學沉積法將銀納米粒子(AgNPs)沉積在修飾了離子液體功能化多壁碳納米管(MWCNTs-IL)的玻碳電極表面,從而制得過氧化氫傳感器。掃描電鏡(SEM)看出,大量小尺寸的銀納米粒子很好地分散在MWCNTs-IL修飾電極表面。電化學實驗表明,該傳感器對H2O2的還原有很好的催化作用,當H2O2的濃度在1.2×10-8~4.8×10-6 mol·L-1范圍內時,H2O2的還

3、原峰電流與其濃度的對數呈良好的線性關系,檢測限為3.9×10?9 mol·L-1(S/N=3)。此外,我們還討論了AgNPs/MWCNTs-IL/GCE對H2O2還原反應的催化機理:H2O2先被分散在MWCNTs-IL上的 AgNPs催化分解成H2O和O2;隨后生成的O2擴散到電極表面發(fā)生還原反應,從而被檢測。
　　(2)基于上一章的研究發(fā)現共價修飾的CNTs具有很好的分散性和穩(wěn)定性,但功能化步驟較為繁瑣,這種共價作用很容易破壞C

4、NTs的結構。因此,本章采用十二烷基硫酸鈉(SDS)對多壁碳納米管進行非共價功能化,以降低 MWCNTs表面能,然后再用電化學沉積法將 PtNPs負載到 MWCNTs-SDS表面。實驗結果表明,該傳感器對 H2O2有較高的電催化活性,并且對 H2O2的分析性能也優(yōu)于其他傳感器,具有很寬的線性范圍(5.8×10-9~1.1×10-3 mol·L-1),低的檢測限(1.9×10-9 mol·L-1)。此外,該傳感器還可以用于生物樣品的分析。

5、PtNPs/MWCNTs-SDS/GCE表現出如此優(yōu)異的分析性能主要是由于MWCNTs-SDS復合物可以作為PtNPs的有效地負載基質,以及PtNPs和MWCNTs之間的協(xié)同作用。
　　(3)金-鉑納米粒子(Au-PtNPs)具有大的比表面積,良好的生物相容性,優(yōu)異的電導性等性能。本章采用電化學沉積法將 Au-PtNPs負載在離子液體功能化多壁碳納米管(MWCNTs-IL)表面,從而制得無酶過氧化氫傳感器。并用循環(huán)伏安法(CV)、