碳納米管的修飾及吸附性能研究.pdf

1、碳納米管(CNTs)作為一種理想的一維納米材料，由于其具有豐富的空隙結(jié)構(gòu)、大的比表面積和很高的表面能，在傳感器領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。研究表明碳納米管吸附生物分子具有良好的生物相容性和較快電子傳遞速率，因而是一種潛在的生物傳感器材料。論文主要開(kāi)展了碳納米管酸處理對(duì)其電學(xué)性能和光學(xué)性能的影響，重點(diǎn)研究了碳納米管吸附甘氨酸和膽固醇對(duì)其電學(xué)性能和光學(xué)性能的影響。 本論文采用催化熱解二甲苯的方法制備出多壁碳納米管。對(duì)混酸(濃硫酸和濃硝酸

2、體積比為3：1)處理的碳納米管進(jìn)行掃描電鏡、透射電鏡、傅立葉紅外光譜和拉曼光譜分析和表征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)混酸處理后的碳納米管的端頭被打開(kāi)，長(zhǎng)度被切斷，并接上了羧基等官能團(tuán)，成為羧基修飾的碳納米管。以磁控賤射的方法在玻璃基底上制作叉指銀電極，使用絲網(wǎng)印刷的方法在玻璃基底上將碳納米管制備成膜。通過(guò)伏安特性曲線和四探針實(shí)驗(yàn)法，分別對(duì)混酸處理前后碳納米管膜電阻進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果顯示混酸處理后膜電阻變大。在空氣氛圍下，對(duì)混酸處理前后碳納米管膜電阻隨存

3、放時(shí)間變化關(guān)系進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，膜電阻在開(kāi)始階段迅速升高，隨著時(shí)間的增加，上升趨勢(shì)變緩，呈現(xiàn)出先升后降的現(xiàn)象，最后趨于穩(wěn)定。 通過(guò)測(cè)試室溫下吸附甘氨酸前后碳納米管膜伏安特性曲線和體積電阻率，發(fā)現(xiàn)吸附過(guò)甘氨酸后，碳納米管的導(dǎo)電能力增加，且增加的幅度與甘氨酸的濃度有關(guān)。對(duì)碳納米管吸附甘氨酸后電性能的變化機(jī)理和甘氨酸的生物性能進(jìn)行了一些初步的探討。對(duì)吸附甘氨酸前后碳納米管膜進(jìn)行拉曼光譜表征，顯示在吸附甘氨酸之前碳納米管的I<,D>

4、/I<,G>=0.6804，而在吸附甘氨酸之后碳納米管的I<,D>/I<,G>=0.8958，后者為前者的1.33倍。D帶和G帶都發(fā)生了不同程度的頻移，反映吸附甘氨酸之后碳納米管缺陷增多。試驗(yàn)結(jié)果預(yù)示碳納米管是一種良好的室溫下檢測(cè)甘氨酸的敏感材料。 以同樣的方法測(cè)試了在室溫下吸附膽固醇前后碳納米管膜伏安特性曲線和電阻率，發(fā)現(xiàn)吸附了膽固醇后碳納米管的導(dǎo)電能力減弱，且減弱的幅度與膽固醇的濃度有關(guān)。對(duì)吸附膽固醇前后碳納米管膜進(jìn)行拉曼光