碳纳米管及其复合材料在电分析化学中的应用研究

论文摘要

碳纳米管（CNT）自1991年被发现以来就因为其独特的结构、大的比表面积、高的传导率和机械强度以及稳定的物理化学性质,引起了人们的广泛关注,已成为富勒烯领域的一个主要的研究热点,是物理学、化学和材料科学等学科中最前沿的研究领域之一。另外由于碳纳米管具有优良的电学和力学性能,被认为是复合材料的理想添加相。碳纳米管作为加强相和导电相,在纳米复合材料领域有着巨大的应用潜力,在分析化学领域的应用也是研究的热点之一。本论文主要对碳纳米管及其复合材料在分析化学领域特别是生物电分析领域的应用做了初步的探索和研究。 论文第一章分别从碳纳米管的制备、结构、纯化、修饰以及碳纳米管的应用等方面对其进行了系统论述。 在借鉴和总结前人工作的基础上,论文第二章对碳纳米管进行了化学功能化修饰,制备了羧基化的碳纳米管。采用化学偶联法将末端修饰氨基的单链DNA固定在羧基化碳纳米管修饰的金电极表面,制成一种新型DNA探针,用盐酸阿霉素为嵌合指示剂对DNA进行示差脉冲法（DPV）检测。另外以醛基二茂铁为电活性标记物,制得了第二种末端标记的DNA电化学探针。利用分子杂交技术,用示差脉冲伏安法检测靶向DNA。由于CNT特有的纳米结构对检测结果的放大作用,提高了检测的选择性和灵敏度。 论文第三章采用化学还原法制备碳纳米管负载铂催化剂（CNT-Pt）,并将其修饰在石墨电极表面,构建了CNT-Pt嵌入式修饰石墨电极,并研究了该电极对H2O2氧化还原的催化研究,在此基础上制备了以CNT-Pt/石墨为基底,用溶胶-凝胶固定胆固醇氧化酶,制成了胆固醇生物传感器,该传感器显示了良好的分析性能,具有响应时间短,灵敏度高,稳定性好等特点。还研究了葡萄糖氧化酶在CNT-Pt/GC电极上的直接电子转移反应。实验结果表明:GOD在CNT-Pt修饰的玻碳电极表面能发生有效和稳定的直接电子转移表现良好的伏安峰形。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 碳纳米管的研究进展
• 1.1 碳纳米管的制备
• 1.1.1 电弧法
• 1.1.2 化学气相沉积法
• 1.1.3 离子和激光溅射法
• 1.1.4 其他方法
• 1.2 碳纳米管的结构
• 1.3 碳纳米管的纯化
• 1.3.1 物理方法
• 1.3.2 化学方法
• 1.3.3 其他纯化方法
• 1.4 碳纳米管的修饰
• 1.4.1 碳纳米管的有机共价功能化
• 1.4.2 碳纳米管的有机非共价功能化
• 1.5 碳纳米管的应用
• 1.5.1 材料领域
• 1.5.2 电子领域
• 1.5.3 催化领域
• 1.5.4 气体储存
• 1.5.5 医学和环境领域
• 1.5.6 磁学特性及应用
• 1.5.7 红外探测方面的应用
• 1.5.8 在分析化学领域的应用
• 1.6 论文选题及研究思路
• 参考文献
• 第二章 功能化碳纳米管在DNA电化学生物传感器中的应用研究
• 2.1 羧基化碳纳米管修饰金电极检测特定序列DNA
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 实验部分
• 2.1.3 结果与讨论
• 2.1.4 结论
• 参考文献
• 2.2 二茂铁标记DNA电化学探针检测特定序列DNA的研究
• 2.2.1 引言
• 2.2.2 实验部分
• 2.2.3 结果与讨论
• 2.2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 碳纳米管负载纳米铂的制备及其在生物传感器中的应用研究
• 3.1 碳纳米管负载纳米铂的制备
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 实验部分
• 3.1.3 结果与讨论
• 3.1.4 结论
• 参考文献
• 3.2 碳纳米管负载纳米铂修饰电极对过氧化氢电催化氧化的研究
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 实验部分
• 3.2.3 结果与讨论
• 3.2.4 结论
• 参考文献
• 3.3 碳纳米管负载纳米铂修饰电极结合溶胶-凝胶技术制备胆固醇传感器
• 3.3.1 引言
• 3.3.2 实验部分
• 3.3.3 结果与讨论
• 3.3.4 结论
• 参考文献
• 3.4 葡萄糖氧化酶在碳纳米管负载纳米铂表面直接电子传递的研究
• 3.4.1 引言
• 3.4.2 实验部分
• 3.4.3 结果与讨论
• 3.4.4 结论
• 参考文献
• 第四章 碳纳米管负载纳米二氧化钛材料的合成及其在分析化学中的应用研究
• 4.1 碳纳米管负载二氧化钛的制备、表征
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 实验部分
• 4.1.3 结果与讨论
• 2的实验条件讨论'>4.1.4 合成CNT／TiO₂的实验条件讨论
• 4.1.5 结论
• 参考文献
• 4.2 基于碳纳米管／二氧化钛薄膜固定酶的过氧化氢传感器的研究
• 4.2.1 引言
• 4.2.2 材料和方法
• 4.2.3 结果与讨论
• 4.2.4 样品侧定
• 4.2.5 结论
• 参考文献
• 4.3 碳纳米管／二氧化钛薄膜固定拉根过氧化物酶制备生物传感器检测苯肼的研究
• 4.3.1 引言
• 4.3.2 实验部分
• 4.3.3 结果与讨论
• 4.3.5 结论
• 参考文献
• 第五章 总结与展望
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书
• 致谢