碳纳米管化学修饰

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碳纳米管-聚3,4-乙撑二氧噻吩修饰电极

碳纳米管-聚3,4-乙撑二氧噻吩修饰电极

第34卷第6期 南京理工大学学报(自然科学版) Vo1.34 No.6 2010年l2月 Journal of Naming University of Science andTechnology a【uraJ !竺! 竺: 

碳纳米管一聚3,4一乙撑二氧噻吩修饰电极 

车剑飞,叶欣欣,刘文婷,何 蕾 

(南京理工大学化工学院,江苏南京210094) 

摘要:为克服传统电极电信号传导性能弱、生物相容性差的缺点,采用碳纳米管一导电聚合物 对电极进行修饰,使其具有理想的粗糙表面和较大的活性界面面积。以化学自组装法在金电极 

表面修饰单壁碳纳米管,然后在表面采用电化学聚合法进一步修饰导电聚合物聚3,4一乙撑二 氧噻吩。拉曼光谱及电镜分析表明自组装的碳纳米管与导电聚合物在金电极表面形成了良好 的复合修饰层。电极修饰后氧化还原峰位差从裸金电极的70 mV减小为65 mV,同时循环伏安 曲线的包覆面积明显增大,电极表面电子通量提高。 关键词:碳纳米管;聚3,4一乙撑二氧噻吩;修饰电极;导电聚合物;化学自组装法;电化学聚合法 中图分类号:O 646.5 文章编号:1005—9830(2010)06—0833—05 

Electrode Modified by Carbon Nanotubes and 

Poly(3,4-ethylenedi0xythi0phene) 

CHE Jian—fei,YE Xin—xin,LIU Wen—ring,HE Lei 

(School of Chemical Engineering,NUST,Nanjing 2 10094,China) 

Abstract:To overcome the shortcomings of weak signal transduction and limited biocompatibi1ity of 

traditional electrode,the electrode is modified by carbon nanotubes and conducting polymer for an i— deal roughhess surface and bigger activity interface area.Single-walled carbon nanotubes(SWNTs) are modified on the surface of gold electrode by the chemical self—assembly method.The electrode is 

碳纳米管修饰电极的现状

碳纳米管修饰电极的现状

2008年第5期 分析仪器 

碳纳米管修饰电极的现状 

杨百勤 李靖 杜宝中。 (1.陕西科技大学化学与化工学院,西安,710021;2.西安理工大学应用化学系,西安,710054) 

摘 要对碳纳米管的分类,碳纳米管修饰电极的制备方法和应用作了综述,对碳纳米管修饰电极的发展趋 势作了简短展望。 关键词 电化学 碳纳米管修饰电极 

1 前 言 

碳纳米管(CNT),又名巴基管(buckytubes),是 

1991年由日本科学家饭岛(Iijima)在高分辨透射电 

镜(HRTEM)下发现的一种针状的管形碳单质。它 因特有的力学、电学和化学性质,独特的准一维管状 分子结构和在未来高科技领域的潜在应用价值,迅 

速成为化学,物理学及材料科学等领域的研究热点。 

目前,碳纳米管在理论计算、制备和纯化生长机理、 

光谱表征、物理化学性质以及在力学、电学、化学和 

材料学等领域的应用研究正在向纵深发展,在一些 方面已取得重大突破。碳纳米管的发现,开辟了碳 

家族的又一同素异形体和纳米材料研究的新领域。 由于CNT具有良好的导电性、催化活性和较 大的比表面积,尤其能大大降低过电位及对部分 

氧化还原蛋白质的直接电子转移,而被广泛用于修 

饰电极的研究。碳纳米管作为电极用于化学反应时 能促进电子迁移。对碳纳米管的电化学和电催化行 

为的研究已有不少报道。 

2碳纳米管的分类 

CNT属于富勒(fullerene)碳系,为管状无缝中 

空而完整的分子结构,由碳六元环构成的类石墨平 面卷曲而成_1]。管各单层两端由五边形或七边形参 

与封闭。CNT中每个碳原子通过sp 杂化与周围3 

个碳原子相连形成六角形网格结构,但通常因产生 弯曲而形成空间拓扑结构,从而使某些碳原子呈 sp。杂化状态l2]。卷层数从一到数百不等。由单层 石墨片卷积而成的称为单壁碳纳米管(single— walled carbon nanotube,SWNT)[1],制备时管径可 

控,一般在1~6nm之间,当管径>6nm时,CNT 结构不稳定,易塌陷。SWNT轴向长度可达几百纳 

碳纳米管修饰电极

碳纳米管修饰电极

科技资讯

科技资讯SIN&TNOLOGYINFORMTION2008NO.12SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION高新技术

碳纳米管(CNTs)的尺寸处在以原子、

分子为代表的微观物体与宏观物体交界的过渡区域,使它既非典型的微观系统又非

典型的宏观系统,从而具有可观的表面效

应、体积效应、量子效应和宏观量子隧道

效应。由于管壁中存在大量的拓扑缺陷,

CNTs的表面本质上比其它的石墨变体具有更大的反应活性;由于管壁弯曲,CNT

中电子传递更快;管壁上可以方便地修饰

上羧基等功能基团,这些基团能有效降低

某些反应的过电位。因此,自从其诞生之

日起就广泛被应用于修饰电极。

1CNTs修饰电极

1.1CNTs前处理

研究证明,对于各种方法制备的CNTs

产品,用作电极材料或用来修饰电极之前

的预处理结果不但很大程度上影响其分散性,而且决定其本身电化学性质,也极大影

响其对其他分子的电催化效果。其中常用

的氧化性酸处理可以将CNTs端头封闭的

半个富勒烯切开的同时修饰上羧基、羟

基、醌基、羰基等功能团。1.2CNTs修饰基底电极方式

涂膜法。即把分散好的CNTs滴涂到基

底玻碳、石墨、碳糊和金等电极上,然后自

然晾干或红外灯烘烤挥发去溶剂/分散

剂。该方法工艺简单,所修饰上去的CNTs以平躺状态为主,膜层太厚时,因阻碍电子

的传递而使电极的性能变差。

电聚合法。Hughes等将羧基化的

CNTs分散在吡咯单体溶液中电聚合制备

了MWNT-Ppy复合膜修饰电极。嵌入法。王宗花等把预处理好的石墨

电极在CNTs上研磨,借助机械力、化学和

物理的吸附作用把CNTs附着在电极表面。

吸附法。陈荣生等认为由于CNTs与碳

纤维都有类似石墨的平面结构,所以CNTs可以吸附在碳纤维表面形成较强的分子间

力。

1.3CNTs修饰电极的电化学活性

罗红霞等张旭志等研究发现,和在B-

R缓冲溶液中,CNTs修饰的玻碳电极表现出一对还原和再氧化峰。这一表面波来自

于CNTs表面羧基的氧化还原,并且是一

碳纳米管修饰电极在生物传感器方面的应用

碳纳米管修饰电极在生物传感器方面的应用

—234一第28卷2007年吉林Journal医药ofJilin学院Medical学报CollegeVol.28Dec.No.42007

文章编号:1673-2995(2007)04-0234-03󰀀综述󰀀

碳纳米管修饰电极在生物传感器方面的应用

ApplicationofthechemicalmodifiedelectrodesofCNTsonbiosensors

董宏博,赵文秀,张伟萍,崔桂花(吉林医药学院化学教研室,吉林吉林132013)

摘要:

关键本文综述了基于碳纳米管的化学修饰电极和在生物传感器的研究进展。

词:碳纳米管;修饰电极;生物传感器;进展

中图分类号:R443`.8文献标识码:A

自1991年日本电子显微镜专家Iijima发现碳纳

米管(carbonnanotubes,CNTs)以来,CNTs因其独特

的力学、电子特性及化学特性,成为世界范围内的研

究热点之一。它可以认为是将石墨片折叠成碳圆柱体的结果,分为MWNTs(MWNTs)和SWNTs

(SWNTs)。近年来,随着对CNTs性质研究的深人,越来越多的人将CNTs应用于生物传感器领域,将其

作为一种新型的电极材料,取得了理想的效果。

1碳纳米管的特性及研究现状

CNTs又称巴基管,属于富勒碳系,管状无缝中空,具有完整的分子结构,由碳六元环构成的类石墨平面卷曲而成川。管各单层两端由五边形或七边形

参与封闭。CNTs中每个碳原子通过spz杂化与周围

3个碳原子相连形成六角形网格结构,但通常因产生弯曲而形成空间拓扑结构,从而使某些碳原子呈sP3SP杂化状态〔’〕。CNT。的尺寸处在以原子、分子为代表

的微观物体与宏观物体交界的过渡区域,使它既非典

型的微观系统又非典型的宏观系统,从而具有可观的

表面效应、体积效应、量子效应和宏观量子隧道效应[(33。探索和研究这种新型碳结构的电极特性具有

十分重要的意义。无论是单壁或多壁的CNTs都可以用来制作CNTs修饰电极,其在电催化、电分析化

碳纳米管的亲疏

碳纳米管的亲疏

碳纳米管的亲疏

碳纳米管可以表现出不同程度的亲疏水性,这取决于其外壳形状以及其表面的化学功能团。

当碳纳米管呈现出亲水性时,其表面能被水分子吸附。这种情况下,可以在碳纳米管表面引入亲水性功能团,如羟基、羧基或氨基等。这些化学功能团可以与水分子形成氢键或其他形式的吸附作用,从而使碳纳米管在水中分散,并与水相互作用。此外,与亲水性相对应的是亲疏水性,在水中不易分散的碳纳米管。

然而,碳纳米管通常具有疏水性,这是由于其表面几何结构的特殊性和疏水性的外壳结构。碳纳米管通常是由石墨形成的,表面呈现出疏水性。这种情况下,碳纳米管很难与水相互作用,容易聚集形成束缚结构。此外,由于碳纳米管的高比表面积和纳米尺度的尺寸效应,使得其表面能堆积了大量的水若,从而导致碳纳米管的亲疏水性有所不同。

因此,碳纳米管的亲疏水性主要受到其外壳形状和表面化学功能团的影响。加工和修饰碳纳米管的表面,可以通过引入亲水性的功能团来增加其亲水性,也可以通过引入疏水性的功能团来增加其疏水性。这样的性能调控可以有助于碳纳米管在各种应用领域中的使用。

碳纳米管带隙

碳纳米管带隙

碳纳米管带隙

1. 简介

碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米材料,具有优异的力学性能、导电性能和导热性能。碳纳米管的带隙是指电子在能带中的能量差距,带隙的大小决定了碳纳米管的电子结构和性质。

2. 碳纳米管的电子结构

碳纳米管由于其特殊的结构,其电子结构表现出明显的带隙。碳纳米管可以分为金属碳纳米管和半导体碳纳米管两种类型,其带隙大小与其外径、内径和壁厚等有关。

2.1 金属碳纳米管

金属碳纳米管的带隙大小为零,其导电性能非常好。金属碳纳米管的带隙为零是由于其具有完全填满的费米能级,导致电子能量不受限制,可以自由传导。

2.2 半导体碳纳米管

半导体碳纳米管的带隙大小不为零,其导电性能较差。半导体碳纳米管的带隙大小与其结构参数有关,一般而言,较小直径和较大壁厚的碳纳米管带隙较大。

3. 碳纳米管带隙的调控

经过多年的研究,科学家们发现了一些可以调控碳纳米管带隙的方法。

3.1 机械拉伸

通过机械拉伸碳纳米管可以改变其外径和内径,从而调控其带隙大小。拉伸后的碳纳米管会变得更窄,带隙也会变大。 3.2 化学修饰

利用化学修饰可以改变碳纳米管的表面化学性质,从而调控其带隙大小。例如,氧化碳纳米管可以引入羟基或羧基,从而改变其带隙大小。

3.3 外加电场

通过施加外加电场可以改变碳纳米管中电子的能量分布,从而调控其带隙大小。外加电场可以使电子在碳纳米管中迁移和分布,进而改变其能带结构。

3.4 基底选择

选择不同的基底可以影响碳纳米管的生长方向和结构,从而间接地调控其带隙大小。

4. 碳纳米管带隙的应用

碳纳米管的带隙大小直接影响其在纳米电子学和纳米光电子学等领域的应用。

4.1 纳米电子学

碳纳米管可以作为纳米场效应晶体管的材料,其带隙大小决定了其开关特性和导电性能,在纳米电子学中有着广泛的应用前景。

4.2 纳米光电子学

碳纳米管可以作为光电转换器件的材料,其带隙大小决定了其光吸收和光发射的特性,在纳米光电子学中有着重要的应用潜力。

壳聚糖-多壁碳纳米管修饰玻碳电极差分脉冲溶出伏安法测定痕量钯(Ⅱ)

冶金分析,201i,31(3):28—32 Metallurgical Analysis,2011,31(3):28—32 

文章编号:1000—7571(2011)03—0028—05 

壳聚糖一多壁碳纳米管修饰玻碳电极差分脉冲 

溶出伏安法测定痕量钯(Ⅱ) 

齐蕾 ,齐同喜 

(1.南京大学化学化工学院,江苏南京210093;2.山东理工大学化学工程学院,山东淄博255049) 

摘 要:将多壁碳纳米管(MwCNT)分散于壳聚糖(CTS)溶液中,修饰在玻碳电极(GCE)表 面,制成了壳聚糖一多壁碳纳米管修饰玻碳电板(CTS-MWCNT—GCE)。利用差分脉冲溶出伏 

安法研究了钯(Ⅱ)在该电极上的溶出伏安特性,优化了试验条件,提出了一种测定痕量钯(Ⅱ)的新 方法。试验发现,在0.1 mol/L乙酸钠一0.1 mol/L盐酸缓冲溶液(PH 4.10)中,钯(Ⅱ)于 

一400 mV处被富集在该修饰电极表面,在一300 1TIV~400 mV电位范围内,以100 mV/s的 

速率扫描,钯(Ⅱ)在135 mV('US.SCE)处出现一灵敏的溶出峰,峰电流与钯的浓度在1.88× 

10 ~1.69×10 mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为3.10×10 。mol/L。该修饰 

电极具有良好的稳定性和重复性,在含有1.0×lO mol/L钯的溶液中,连续l1次测定,其相 对标准偏差(RSD)为0.2t 。方法用于矿样中痕量钯(Ⅱ)的测定,测定结果同火焰原子吸收光 谱法(FAAS)的测定结果基本一致。 关键词:壳聚糖;多壁碳纳米管;修饰玻碳电极;差分脉冲溶出伏安法;钯(Ⅱ) 

中图分类号:0657.1 文献标识码:A 

钯(Ⅱ)是一种重要的贵金属元素,在化工、冶 

金、电子工业中应用广泛。因此,研究测定痕量钯 

(Ⅱ)一直受到人们的关注。电化学分析法测定钯(Ⅱ) 

多用络合吸附法l_1 ]、催化波法[5]。 

这些方法中,多数是利用Pd(Ⅱ)在汞电极上还 

电化学方法检测DNA碳纳米管修饰电极

第25卷第9期 

2008年9月 应用化学 

CHINESE JOURNAL OF APPLIED CHEMISTRY Vo1.25 No.9 

Sep.2008 

电化学方法检测DNA碳纳米管修饰电极 

龚美娟。 李 静。 韩 涛。 蔡称心。 陆天虹 葛存旺 杜江燕 

(。南京师范大学化学与环境科学学院南京210097; 中国科学院长春应用化学研究所长春; 

南通大学化学化工学院南通) 

摘要在碳纳米管(CNTs)修饰玻碳(GC)后得到CNTs/GC电极的基础上,分别用吸附法和共价键合法制 备了脱氧核糖核酸(DNA)修饰的CNTs/GC电极。以硫堇(Th)为电化学指示剂,用循环伏安、示差脉冲伏安、 

交流阻抗法等测试技术对制备的修饰电极进行了电化学表征。结果表明,用共价键合法制备的DNA修饰的 CNTs电极上DNA的固定量多、稳定性好。制备的DNA修饰电极可用于电化学基因传感器等领域。 关键词DNA,碳纳米管,修饰电极,硫堇,电化学指示剂 中图分类号:0646 文献标识码:A 文章编号:1000-0518(2008)09—1037-05 

DNA修饰电极作为DNA结构分析和检测的重要手段,广泛应用于基因生物传感器及DNA与药物 

分子相互作用的电化学研究中n-3]。在DNA生物传感器的制备过程中,DNA在电极表面的固定化是研 

究的重点_4],实现DNA高效、方便地固定在电极表面,是决定DNA生物传感器性能的关键步骤。CNTs 

具有较大的比表面积,将CNTs吸附在基体电极表面,可增加DNA在电极表面的固定量。同时,CNTs优 

良的导电性,可使其作为固定DNA载体时的电信号明显增强,从而提高了DNA修饰电极的灵敏 

度 ]。DNA生物传感器的性能在很大程度上还取决于电化学指示剂的选择。目前,常用的DNA修饰 

电极的电化学指示剂有过渡金属配合物,如Co(phen); 、Co(bpy); 、Ru(bpy); 等及有机小分子,如溴 

纳米金—碳纳米管复合物修饰电极的电化学制备及用于双酚A的检测

2012年9月 第26卷第3期 南昌航空大学学报(自然科学版) JOURNAL OF NANCHANG HANGKONG UNIVERSITY(NATURAL SCIENCES) Sop 2012 R VoI 26 N0 3 VV 

纳米金一碳纳米管复合物修饰电极的电化学制备及用于双酚A的检测 

涂新满 冯莉 赵英杰 

(南昌航空大学,江西南昌330063) [关键词]纳米佥碳纳米管;修饰电极;双酚A(BPA);电催化 [摘要】将羧基化碳纳米管(CNT—COOH)分散在HAuC1 溶液中,采用电位阶跃方法将HAuC14还原为金纳米粒子(GNPs), 并将CNTs同步沉积到玻碳电极表面,制备了纳米金・碳纳米管复合物修饰电极(GNPs/CNTs/GCE);采用循环伏安法(CV)、 电化学交流阻抗(EIS)及扫描电子显微镜(SEM)对修饰电极进行了表征;研究了双酚A(BPA)在修饰电极上的电化学行为。 结果表明,所制备的复合物修饰电极对双酚A有明显的电催化效果,在pH 7.0的磷酸盐缓冲溶液中,双酚A在0.496V处有 

一个明显的氧化峰,能显著提高双酚A的氧化峰电流。优化了测定参数如底液的pH、修饰剂的用量、扫描速度、富集时间等。 在最佳条件下,双酚A浓度在2.0 X10~mol・L~一2.0 X10~mol・L 之间,氧化峰电流与其浓度呈现很好的线性关系。 [中图分类号]TB383;O611 [文献标志码]A [文章编号]1001—4926(2012)03—0063—06 

Fabrication of Modified Electrode of Multiwalled Carbon 

Nanotubes-gold Nanocomposites Film by Electrochemical 

Method and Its Sensitive Determination of Bisphenol A 

TU Xin-man FENG Li ZHAO Ying-jie 

碳纳米管修饰电极上核黄素电化学行为的研究及其分析应用

2008年3月 第23卷第2期 咸阳师范学院学报 Journal ofXianyangNormal Unive ̄ity Mar.2oo8 VO1.23 No.2 【化学与材料科学研究】 碳纳米管修饰电极上核黄素电化学 行为的研究及其分析应用 李小蓉,权彦 (陕西中医学院药学系,陕西咸阳712046) 摘要:研究多壁碳纳米管修饰玻碳电极上核黄素的电化学行为,建立高灵敏度测定核黄 素的电化学分析方法。在0.05mol/L磷酸缓冲液中(pH=7.0),核黄素在一410 mv(vs. AgC1, 3 mol/L NaC1)和一446 n1v处出现一对氧化还原峰。电流与核黄素的浓度在1.0xl0 1.0 ̄10-4mol/L 范围内呈良好的线性关系,检出限为3.2×10-Tmol/L。对1.0x10-5mol/L核黄素连续11次测定, 相对标准偏差为1.2%,分别制作7个修饰电极,相对标准偏差为4.7%。进行样品片剂核黄素的 分析.结果满意。 关键词:核黄素;多壁碳纳米管;电化学;玻碳电极 中图分类号:0646.5 文献标识码:A 文章编号:1672—2914(2008)02—0043"03 自从Iijimatll在1991年发现碳纳米管以来,碳纳 米管以其独特的物理化学性能,如独特的金属或半 导体导电性、极高的机械强度、良好的吸附能力,以 及作为新型准一维功能材料而日益受到人们的重 视。特别是在电分析化学领域,其研究非常广泛[2--31。 核黄素(维生素B riboflavin)是具有一个核糖醇 侧链的异咯嗪的衍生物.为黄素酶类的辅酶组成部 分,在生物氧化的呼吸链中起传递氢的作用,对神经 细胞、视网膜代谢、脑垂体促肾上腺皮质激素的释放 亦有影响。碳水化合物,脂肪和氨基酸的代谢与核黄 素密切相关。因此对核黄素电化学行为的研究具有 很重要的意义。Lauro T.Kubota[4 ̄等研究了核黄素在 SiO2胶体和铌氧化物修饰的Si02溶胶一凝胶修饰的 碳糊电极上的电化学行为。Rengaswamy Vijayavallit ̄ 和李红问等研究了核黄素在玻碳电极上的化学行为。 对核黄素的测定也有报道[7-81。核黄素在碳纳米管修 饰电极上的电化学行为的研究及其分析应用尚未见 报道。本文研究多壁碳纳米管修饰玻碳电极上核黄 素的电化学行为,并对其进行分析测定。 1实验部分 1.1仪器和试剂 实验所用仪器为BAS一100B电化学工作站,工 作电极为玻碳电极fGC,f=3mm)或多壁碳纳米管修饰 玻碳电极;参比电极为A gCl电极(3mol/L NaC1); 对极为Pt丝电极。 5.00x10 mol/L的核黄素储备液:准确称取 0.001 9g核黄素(天津市化学试剂三厂),用0.05mo ̄ L磷酸缓冲液(PBS,pH=7.0)溶解并定容至100mL容 量瓶中;该储备液置于冰箱中保存;使用时用 0.05mol/L磷酸缓冲液稀释。N,N一二甲基甲酰胺 (DMF,西安化学试剂厂),多壁碳纳米管(MWNT, 深圳市纳米港有限公司),0.05mol/L磷酸二氢钾(西 安化学试剂厂),0.1mol/L氯化钾(西安化学试剂 厂)。实验中所有试剂均为分析纯,实验用水为二次 蒸馏水。 1.2实验方法 1.2.1纳米管的纯化 将10Ⅱ MWNT分散在10mL HNO3和HC104的 混合液(VⅣ7:3)中,把该混合液超声7h,用二次蒸馏 水洗涤MWNT直到洗出液为中性,再用丙酮洗涤,在 空气中晾干。称取5mg的MWNT,加入lmL的DMF 超声分散30min,浓度为5mgmL。 1.2.2电极的处理与制作 用Al20。悬浊液打磨抛光,用二次蒸馏水冲洗, 置于空气中晾干。然后滴301.LL的MWNTs到该电极 上,在空气中自然晾干,即为修饰电极(MWNT/GC)。 1.2.3实验方法 在10mL的比色管中加入5 mL.5.0xl0-Smol/L 收稿日期:2007—12—26 作者简介:李小 ̄(1979-),女,陕西礼泉县人,陕西中医学院药学系助教,硕士,主要从事中药有效成分的化学研究。

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