电纺碳纳米纤维的合成及其在电化学检测中的应用

• 作 者: 唐小风
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2010年期

电纺技术作为制备纳米级到微米级纤维的有效方法,已经被成功地用于制备聚合物高分子纳米纤维、无机纳米纤维和复合纳米纤维等,制备的纳米纤维在许多领域有着巨大的应用前景。碳纳米纤维(CNF)介于普通碳纤维和碳纳米管(CNT)之间,不仅具有普通碳纤维的低密度、高比模量、高比强度、高导电、热稳定性等特点,还具有和CNT相似的缺陷数量多、长径比大、比表面积大和结构致密等优点,可作为理想的催化剂及催化剂载体,还可以用作电极材料、储能材料和聚合物添加剂等。本论文的研究工作主要包括两部分:　　
1.电纺碳纳米纤维修饰电极检测L-色氨酸(Trp)、L-酪氨酸(Tyr)和L-半胱氨酸(Cys)　　
利用静电纺丝技术,将聚丙烯腈(PAN)溶于二甲基甲酰胺(DMF)溶液(8wt％)中,制备了PAN纳米纤维,然后经稳定和碳化过程制备了CNF。将制得的CNF修饰到碳糊电极表面(CNF-CPE),研究了Trp、Tyr和Cys在CNF-CPE上的电化学行为,并用于电化学检测这三种氨基酸。与裸的CPE相比,CNF-CPE能显著降低这三种氨基酸的氧化过电位并提高其氧化电流。Trp、Tyr和Cys在CNF-CPE上的检测限都能达到0.1μM(S/N=3),均处于目前文献报道的较灵敏水平,线性范围分别为0.1-119μM(R=0.9994),0.2-107μM(R=0.9985)和0.15-64μM(R=0.9996),检测灵敏度依次为12.4±0.09,10.7±0.1和15.9±0.1μA/mM。　　
2.电纺碳纳米纤维构建黄嘌呤无酶传感器　　
为了进一步考察CNF在电化学检测中的应用,我们利用CNF构建了黄嘌呤(Xa)电化学无酶传感器。使用循环伏安法(CV),微分脉冲伏安法(DPV)和恒电位安培法研究了Xa在CNF-CPE上的电化学行为。结果表明CNF的存在能显著降低Xa的氧化过电位并提高其氧化电流。使用CNF-CPE检测Xa的线性范围是0.03-21.19μM(R=0.9992),检测限能达到20nM(S/N=3)。我们还将该传感器用于鱼新鲜度的评估和尿样中Xa的检测,得到了较满意的结果,表明该无酶传感器在食品安全监控和临床分析中具有潜在的应用价值。