基于碳纳米管—壳聚糖修饰电极的研究和应用

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hdf2006
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碳纳米管修饰电极是近十几年来发展起来的一种新型化学修饰电极。碳纳米管修饰电极的表面具有碳纳米管的多孔性,较大的比表面积和带有较多功能基团等特性,从而具备了-些特殊的电化学性能,广泛应用在化学、环境和生物科学中。此外壳聚糖具有很好的生物共容性,被广泛作为一种修饰剂。本文主要研究基于碳纳米管-壳聚糖修饰电极的制备以及在电化学分析和电催化中的应用。主要研究工作如下:1.碳纳米管-壳聚糖修饰玻碳电极的研究以及用于复合胺的测定将碳纳米管分散在壳聚糖溶液中,采用滴加的方法在玻碳电极表面修饰上一层碳纳米管-壳聚糖复合材料,并研究该修饰电极的电化学性质。循环伏安和差分脉冲伏安曲线表明,复合胺在修饰电极上的具有明显的电化学响应,在0.4-100.OμM的浓度范围内,氧化峰电流与复合胺浓度具有很好的线性关系。该修饰电极具有很好的选择性,能够区分多巴胺、抗坏血酸、尿酸和复合胺在混合溶液中所产生的不同氧化峰。该修饰电极成功应用于检测人体血清中复合胺的含量。2.四氧化三铁-碳纳米管-壳聚糖-聚溴甲酚绿修饰玻碳电极的研究以及用于多巴胺存在下检测复合胺四氧化三铁磁性纳米材料、碳纳米管、壳聚糖和聚溴甲酚绿用于复合修饰电极的制备,并研究了该复合修饰电极的电化学性质。采用透射电镜,扫描电镜,紫外光谱等技术手段对该修饰电极进行了表征。研究表明复合胺在该修饰电极表面具有明显的电化学响应且在电极表面发生了扩散控制反应过程。在最佳的实验条件下,氧化峰电流与复合胺浓度在0.5-100.0μM浓度范围内具有很好的线性关系,其检出限为0.06μM。该电极能消除多巴胺、抗坏血酸和尿酸等物质对检测的干扰,展示其较好的稳定性和选择性。3.血红素在碳纳米管-壳聚糖-聚吖啶红修饰玻碳电极上的电化学行为的研究通过电聚合的方法将吖啶红聚合在玻碳电极表面,然后再在其表面修饰一层含有血红素、碳纳米管-壳聚糖复合生物材料,研究了血红素的电催化活性和电子转移的速率。研究发现,一对可逆的Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)氧化还原峰出现在-0.272V附近,并且血红素的电子传递速率为5.06s-1,表明碳纳米管-壳聚糖和聚吖啶红复合材料能很好固定血红素,提高其电催化活性和电子传递能力。固定在碳纳米管-壳聚糖和聚吖啶红复合材料上的血红素对过氧化氢具有很好催化作用,其还原峰电流与过氧化氢的浓度呈线性关系,线性范围为1.0-10.0μM,检出限为0.61μM。该复合材料能提高血红素的催化能力,为制备相关的生物传感器提供了一个很好的平台。4.血红素在普鲁士蓝-碳纳米管-壳聚糖修饰玻碳电极上的电化学行为的研究将聚乙烯吡咯烷酮保护的普鲁士蓝纳米颗粒、血红素、碳纳米管和壳聚糖用于化学修饰电极的制备,获得了复合修饰玻碳电极,研究了血红素的电子转移速率和对过氧化氢的催化活性。实验表明,固定在修饰电极表面的血红素仍然保持自身的天然活性,同时复合材料能加快电子转移,电子转移速率为1.55s-1。在5.0-60.0μM浓度范围内,血红素对过氧化氢具有很好的催化作用,产生的还原峰电流与过氧化氢浓度呈现出良好的线性关系,建立起检测过氧化氢的电化学传感器。
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