原位生長碳納米管化學(xué)修飾電極的制備及接枝改性.pdf

1、碳納米管化學(xué)修飾電極(CNT-CME)，因表面修飾材料碳納米管(CNT)獨特的電子特性、大的表面積、巨大的官能團(tuán)等被用于電催化、電分析化學(xué)領(lǐng)域。如應(yīng)用于檢測水體污染、生物體細(xì)胞中某些物質(zhì)的濃度及大氣中廢氣的污染程度等。同時碳納米管因具有內(nèi)部空腔和較大外表面的結(jié)構(gòu)，也使碳納米管具有很多奇妙的特性。對碳納米管的外表面進(jìn)行修飾后有可能生成具有獨特性能的催化劑。因此，碳納米管的外表面進(jìn)行修飾后，可以極大地改善碳納米管化學(xué)修飾電極的電化學(xué)性能，使

2、其在電化學(xué)分析領(lǐng)域具有更加廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文在課題組原位生長碳納米管化學(xué)修飾電極(GSCNT-CME)的基礎(chǔ)上，制備出GSCNT-CME后，再通過接枝聚苯胺、在表面還原石墨烯等來完成對碳納米管表面的接枝改性，以提高電極的電化學(xué)性能。本文主要通過以下三個部分完成。
　　(1)在課題組火焰法制備原位生長碳納米管化學(xué)修飾電極的基礎(chǔ)上，通過改變催化劑的引入方式，將直流電電化學(xué)沉積鎳改為高溫裂解二茂鐵來預(yù)埋催化劑，制備出了GS

3、CNT-CME。制備出的GSCNT-CME形貌利用掃描電子顯微鏡(SEM)表征，在[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-溶液中，利用循環(huán)伏安法對GSCNT-CME的電化學(xué)性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明：制備出的GSCNT-CME具有優(yōu)良的電化學(xué)性能，可滿足電化學(xué)檢測的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)性。同時因預(yù)埋催化劑的方式，不僅提高了電極的制備效率，還降低了電極的制備成本。
　　(2)引入導(dǎo)電聚合物-聚苯胺(PANI)來提高電極的性能。通過原位聚合

4、法將聚苯胺接枝在利用火焰法制備的GSCNT-CME上，得到聚苯胺包覆在碳納米管外表面的聚苯胺/碳納米管化學(xué)修飾電極(PANI/GSCNT-CME)。制備出的PANI/GSCNT-CME形貌用掃描電子顯微鏡(SEM)表征，電化學(xué)性能在[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-溶液中用循環(huán)伏安法(CV)進(jìn)行表征。結(jié)果表明：經(jīng)過原位聚合，聚苯胺均勻的包覆在碳納米管的外表面，形成具有15nm厚度的聚苯胺分子層。經(jīng)過聚苯胺接枝改性后的PANI

5、/GSCNT-CME比GSCNT-CME具有更加優(yōu)異的電化學(xué)性能。
　　(3)利用新型碳材料-石墨烯(GR)，來對碳納米管修飾電極進(jìn)行接枝改性。通過氫氣高溫退火還原和電化學(xué)等方法將石墨烯還原在GSCNT-CME表面，制備出石墨烯/碳納米管化學(xué)修飾電極(GR/GSCNT-CME)。利用掃描電子顯微鏡(SEM)和循環(huán)伏安法(CV)對制備電極進(jìn)行形貌分析和電化學(xué)表征。結(jié)果表明：制備的GR/GSCNT-CME能使碳納米管與石墨烯達(dá)到協(xié)同的