聚苯胺納米管的制備及應(yīng)用.pdf

1、由于一維導(dǎo)電高分子納米材料優(yōu)異的物理化學性能，因而在能源(太陽能電池，二次電池)、光電子器件、電磁屏蔽、隱身技術(shù)、傳感器、金屬防腐、分子器件和生命科學等技術(shù)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。作為一種重要的導(dǎo)電聚合物，聚苯胺材料具有電化學可逆性好，穩(wěn)定性高等優(yōu)點，因此具有重要的應(yīng)用價值。
　　 聚苯胺納米管（nanoPANi）的管狀結(jié)構(gòu)有利于其他材料對其進行修飾來增強其功能。目前，對于聚苯胺納米管的研究還比較少，本文將電化學檢測技術(shù)與導(dǎo)電聚

2、苯胺納米管的優(yōu)越性能相結(jié)合，通過正負電荷間的靜電作用在聚苯胺納米管內(nèi)壁進行了葡萄糖氧化酶（GOx）的固定，研究了它的直接電子轉(zhuǎn)移，并制備了基于GOx的直接電子轉(zhuǎn)移的葡萄糖傳感器的。主要內(nèi)容如下：
　　 1. 以AAO為模板，用電化學聚合的方法合成了聚苯胺納米管。以AAO為工作電極，在含有0.2 mol·L-1苯胺的0.5mol·L-1H2SO4溶液中進行連續(xù)的循環(huán)伏安掃描，電壓范圍是-0.4～1.0 V。用掃描電子顯微鏡（SEM

3、）、紫外-可見光譜（UV-Vis）及紅外光譜（IR）等手段對樣品的尺寸、形態(tài)、成分及結(jié)構(gòu)進行了表征與分析。從循環(huán)伏安圖中可見，隨著掃描的連續(xù)進行，氧化還原的峰電流不斷增加，表明有聚合物的沉積，并且證明聚苯胺是導(dǎo)電的。SEM結(jié)果表明在AAO模板中形成了大范圍排列高度有序，外徑在250～300nm之間，內(nèi)經(jīng)為150nm左右的管狀物。紫外-可見光譜和紅外光譜表明，聚苯胺納米管和聚苯胺薄膜有著相似的圖譜特征，從微觀結(jié)構(gòu)上解釋了聚苯胺納米管導(dǎo)電的

4、原理。
　　 2. 以聚苯胺納米管作為載體，利用正負電荷間的靜電作用在內(nèi)壁上吸附了GOx，研究了壁載GOx的直接電子轉(zhuǎn)移，制作了基于GOx直接電子轉(zhuǎn)移的葡萄糖生物傳感器；另外，還考察了葡萄糖氧化酶的吸附量、檢測電位、溶液pH值及溫度等因素對傳感器性能的影響。循環(huán)伏安結(jié)果表明固定在聚苯胺納米管內(nèi)壁的葡萄糖氧化酶經(jīng)歷了直接電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)，在循環(huán)伏安曲線中，我們看到一對明顯的，幾乎對稱的氧化還原峰，峰電位為-405±5mV，電子轉(zhuǎn)移速

5、率常數(shù)為5.8±1.6 s-1。這種生物傳感器對葡萄糖的氧化有很好的電催化活性，響應(yīng)快速（～3s），檢出限低（0.3±0.1μmol·L-1），具備有效的線性范圍（0.01～5.5mmol·L-1），靈敏度高（97.18±4.62μA·mmol-1·L·cm-2），更好的生物相容性（米氏常數(shù)大約為2.37±0.5 mmol·L-1）、穩(wěn)定性和可重復(fù)性。各種因素對傳感器有如下影響：酶吸附量的增加會引起葡萄糖氧化電流的增加，當葡萄糖氧化酶的

6、濃度達到7mg·mL-1時，電流達到最大值，葡萄糖氧化酶的濃度更大時（例如，10mg·mL-1）
　　 生物傳感器的響應(yīng)有略微的下降；在-0.55 ～-0.35V的范圍內(nèi)，響應(yīng)電流隨著檢測電位的增加而增加，然后在較高的電位達到一個平臺；當pH的范圍在4.5～7.0內(nèi)變動時，最佳的電流響應(yīng)出現(xiàn)在pH5.5處；在25～40°C的范圍內(nèi)，響應(yīng)電流隨著溫度的升高而增加，大約在40°C時達到最大值。溫度更高時，由于酶的變性，響應(yīng)電流變小，