殼聚糖衍生物-碳納米管傳感器的研究及應(yīng)用.pdf

1、本文對碳納米管修飾電極的類型、制備方法及其應(yīng)用,尤其在金屬離子檢測方面的應(yīng)用進(jìn)行了研究,以殼聚糖、羥丙基殼聚糖、O-羥丙基-N-辛基殼聚糖與碳納米管復(fù)合構(gòu)建新的電極表面,并對其電化學(xué)性能及應(yīng)用進(jìn)行研究,主要內(nèi)容如下：
　　 ⑴直接滴涂法制備了殼聚糖/碳納米管修飾電極、羥丙基殼聚糖/碳納米管修飾電極、O-羥丙基-N-辛基殼聚糖/碳納米管修飾電極,以鐵氰化鉀為電化學(xué)探針,采用循環(huán)伏安法、交流阻抗法研究了其在所制備電極上的電化學(xué)性能,

2、由循環(huán)伏安法表明鐵氰化鉀在以上三種修飾電極上均出現(xiàn)較為對稱的氧化還原峰;在O-羥丙基-N-辛基殼聚糖/碳納米管修飾電極上的氧化還原峰電流較在殼聚糖/碳納米管修飾電極上略有增加,峰電位負(fù)移了50mV;在羥丙基殼聚糖/碳納米管修飾電極上的峰電流明顯增加,較在殼聚糖/碳納米管修飾電極增加了260％,峰電位負(fù)移了50 mV。交流阻抗實(shí)驗(yàn)表明裸電極阻抗譜在所有頻率范圍內(nèi)基本是一條直線,表明該過程是受擴(kuò)散控制的。修飾電極阻抗譜在高頻均呈現(xiàn)不規(guī)則的半

3、圓狀,低頻為條直線,表明反應(yīng)是受動(dòng)力學(xué)和擴(kuò)散過程共同控制的。且電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct O-羥丙基-N-辛基殼聚糖/碳納米管修飾電極最大,羥丙基殼聚糖/碳納米管修飾電極最小,表明羥丙基殼聚糖/碳納米管修飾電極的電化學(xué)活性最高。
　　 ⑵采用羥丙基殼聚糖/碳納米管修飾電極研究了鋅離子在修飾電極上的電化學(xué)行為。發(fā)現(xiàn)在pH=4.8的0.1mol/L的NaAc-Hac底液中,鋅離子在該修飾電極表面富集100s,電位掃速100mV/s時(shí),溶出伏

4、安圖上有一靈敏的溶出峰出現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),Zn2+濃度在10～25μ mol/L,范圍內(nèi)時(shí),該溶出峰峰電流與其成正比,相關(guān)系數(shù)為0.99375,檢出限為1.0×10-6mol/L(3倍噪音法),重復(fù)性及穩(wěn)定性均良好。
　　 ⑶采用羥丙基殼聚糖/碳納米管修飾電極研究了銅離子在修飾電極上的電化學(xué)行為。發(fā)現(xiàn)在pH=4.5的0.1mol/L的NaAc-Hac底液中,銅離子在該修飾電極表面富集400s,電位掃速100mV/s時(shí),伏安圖出現(xiàn)一靈

5、敏的溶出峰。實(shí)驗(yàn)表明,Cu2+濃度在1～15μ mol/L范圍內(nèi),溶出峰電流與其成線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)R為0.9927,檢出限可至1.0×10-7mol/L(3倍噪音法)。重復(fù)性及穩(wěn)定性均良好。
　　 ⑷采用羥丙基殼聚糖/碳納米管修飾電極研究了鉛離子在修飾電極上的電化學(xué)行為。發(fā)現(xiàn)在pH=4.8的0.1mol/L的NaAc-Hac底液中,鉛離子在該修飾電極表面富集150s,電位掃速100mV/s時(shí),溶出伏安圖上有一靈敏的溶出峰出現(xiàn)。

6、實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),pb2+濃度在1.8～10μmol/L范圍內(nèi),峰電流與其呈線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為0.99836,檢出限為0.15μ mol/L(3倍噪音法),重復(fù)性及穩(wěn)定性良好。
　　 ⑸量子化學(xué)計(jì)算得出了羥丙基殼聚糖的最優(yōu)化結(jié)構(gòu)和前線軌道能量。并以此推斷修飾電極對銅、鋅、鉛離子的檢測的機(jī)理。推測機(jī)理如下：富集過程:CNTs/HPCHS-NH2+M2++2e=CNTs/HPCHS-NH2-M溶出過程:CNTs/HPCHS-NH2-M-2