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新型碳纳米材料的制备,及其在电化学生物传感领域的应用是当今纳米材料和电分析化学领域的热点和前沿发展方向,对于新型的碳纳米材料的合成、纳米生物传感器件的构建、及其在生物医用领域的应用收到了越来越广泛的关注。本论文围绕两种零维碳纳米材料——高碳富勒烯C84和碳点展开了研究,首先通过构建富勒烯/DDAB修饰电极以及富勒烯修饰电极,研究了高碳富勒烯C84的同分异构体在水溶液中的电化学性质;随后研究新型碳纳米材料碳点的电化学合成方法,希望通过对碳点合成及性质方面的研究,将这种结构新颖、性能独特的纳米材料应用于构建新型生物电化学传感器。我们两方面工作的主要内容如下: (1)构建了C84三种同分异构体(D2(Ⅳ)、G(a)、C2(Ⅳ))/DDAB修饰电极,利用循环伏安法和差分脉冲伏安法研究了其在水溶液中的电化学行为,分别得到其在0.1 M KCl水溶液中四步或三步稳定的单电子还原反应,且各步反应峰电流与扫速的平方根呈线性关系,为膜内扩散控制波。三种同分异构体/DDAB修饰膜在水溶液中经多圈扫描后仍保持稳定的电流响应,因此有望应用于生物电化学传感器的构建。 在研究C84的三种同分异构体修饰电极在水溶液中的电化学性质的过程中,发现其中一种同分异构体C2(Ⅳ)修饰电极在0.1 M KCl的水溶液中有一对准可逆的氧化还原峰,其受支持电解质阳离子的影响很大,在钾离子作为阳离子的水溶液中响应最好。通过XPS,SEM,EDS和UV-vis-NIR的表征,证实了这一对氧化还原峰对应于C2(Ⅳ)膜的还原以及再氧化过程。经过20圈扫描后,在-0.4 V到-1.1 V之间可以得到一对相对稳定的氧化还原峰,对应于C2(Ⅳ)单电子转移的还原以及再氧化过程。基于以上结果,我们随后研究了C2(Ⅳ)与鸟嘌呤的相互作用,利用电化学方法揭示了鸟嘌呤和C2(Ⅳ)电荷转移复合物的形成,并且得到UV-Vis-NIR和XPS实验进一步的证实。 (2)建立了在有机溶剂中电解合成新型碳纳米材料——碳点的新方法,以铂电极做工作电极,在0.1 M高氯酸四丁基铵的乙腈溶液中,利用恒电位电解氧化甲苯,在阳极表面制得甲苯电氧化物——多环芳烃,发现在一定的浓度条件下,该多环芳烃可以发生聚集生成具有荧光性质的碳点。