碳纳米管及其复合纳米材料的制备及在电分析化学检测中的应用

金属纳米粒子，不仅具有纳米材料的基本特性，而且具有独特的物理化学性能、催化活性和电磁学特性，在许多领域如光学、电磁学、催化剂、生物制药等方面广泛应用。而双金属纳米粒子具备的协同作用使其具有更为广泛的应用价值；壳聚糖具有较好的生物官能性和相容性、血液相容性、成膜性、安全性、微生物降解等优良性能；MWNTs可以看作由多层SWNT嵌套而成的,对碳纳米管结构进行一定的改造可以制备出具有不同功能的碳纳米材料，如羧基化的碳纳米管。本文基于以上材料的优良特性制备出不同的传感器,并运用电化学方法分别对三聚氰胺(melamine)、Cu(II)、抗坏血酸(AA)进行测定。主要研究内容包括：
　　⑴甘氨酸/MWNTs修饰玻碳电极的制备及对三聚氰胺的电化学测定。通过相关实验的探讨，在本章关于三聚氰胺的测定中，我们制备了一种简单的电化学传感器。即先用羧基化的多壁碳纳米管修饰玻碳电极，之后，再在修饰电极上修饰甘氨酸，一段时间后,即可得到最终的修饰电极。以此为工作电极对三聚氰胺进行测定，得到了较好的实验结果。采用循环伏安法、交流阻抗等方法对电极的电化学行为和优化条件进行研究。在得到最优条件的基础上，采用方波伏安法(SWV)技术对三聚氰胺的检测下限进行研究。经测定，在0.20μM~20μM浓度范围内，呈现出较好的线性关系，线性相关系数 R=0.9972,检测限为2.0×10-8 M(S/N=3)。该方法测定三聚氰胺时，得到的是一对对称性较好的氧化还原峰，说明测定时发生了氧化还原反应，并且得到了较好的测定结果。
　　⑵AuPdNPs/碳纳米管-壳聚糖复合材料修饰玻碳电极及其对（Cu(II)）测定的研究。在对Cu(II)的测定中，基于壳聚糖较好的分散性能、成膜性能和对金属离子较好的吸附性能，本工作首先制备出碳纳米管与壳聚糖的复合物。该复合物质分散性较好，将其修饰玻碳电极，不仅具备碳纳米管的优良特性，而且具备壳聚糖相应的性能。在电聚合AuPdNPs之后，由于AuPdNPs的之间存在协同作用，大大提高了修饰电极的电催化性能。另外，基于壳聚糖的性能，测定时能够很好的将溶液中的Cu(II)固定在修饰电极上进行作用。最终，测定过程中得到较好的电化学信号。我们采用SWASV（方波溶出伏安法）对Cu(II)检测限进行测定，测得Cu(II)在0.40 nM~40 nM浓度范围内，呈现出较好的线性关系，线性相关系数R=0.9955，检测限为8.0×10-11 M(S/N=3)。所以我们得出该电极的制备过程简单，测定方法灵敏度高，在实际样品检测中也较为成功。
　　⑶聚酒石酸/碳纳米管-壳聚糖复合材料修饰玻碳电极及其对抗坏血酸测定的研究。在使用碳纳米管与壳聚糖复合物修饰玻碳电极的基础上，电聚合酒石酸来测定抗坏血酸。由于碳纳米管与壳聚糖复合物中具有相应的羧基与氨基，而酒石酸中含有羟基与羧基，在进行电聚合时聚合的酒石酸中大量的羟基与羧基可以与碳纳米管与壳聚糖复合物中相应的羧基和氨基进行酯化反应，使酒石酸以化学作用的修饰在电极上。并且经过研究发现当AA溶于缓冲溶液中时会失去质子带有负电荷，而聚合的酒石酸含有大量的正电荷，这样两者之间就会发生相互作用, AA被氧化从而引起了氧化峰电流的增加,为此实验达到了测定的目的。其中在浓度范围为20.0μM~1.25 mM之间呈现良好的线性趋势,线性相关系数R=0.9961，最后得出检测限为5.0μM(S/N=3)。实验中，酒石酸自身会对实验测定产生一定的干扰，本实验采用循环伏安法(CV)进行线性的测定。