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为了开发碳纳米管在电分析化学领域的应用,本工作基于碳纳米管修饰电极的制备及其性质开发,在以下几方面进行了研究:
1.多壁碳纳米管(MWNTs)修饰玻碳(GC)电极对氧还原呈现一定的电催化活性,在MWNTs上进一步修饰钴卟啉(CoTMPyP)膜后,对氧还原显示更高的催化效果。实验表明,该修饰电极上发生氧还原反应的电子转移数约为3,为2电子和4电子的共存过程,同时,运用层层组装的方法在GC电极表面制备了MWNTs和钴卟啉多层膜(MWNTs/CoTMPyP)n,并对其催化氧还原的性能进行了考察。结果表明,随着修饰层数的增加,其电催化活性逐渐增强。
2.用原位电化学方法制备了含有钴卟啉(CoTMPyP)和Pt纳米粒子(平均直径为20~40nm)杂化膜的MWNTs修饰玻碳电极GC/MWNTs/CoTMPyP/Pt,并考察其对氧还原反应的电催化行为。结果表明,该电极对氧还原具有显著的催化性能,可使其发生4电子还原反应生成水。进一步,制备了(MWNTs/CoTMPyP/Pt)n多层膜修饰GC电极,并考察其对氧还原的电催化性能。所制修饰电极均具有较高的稳定性。
3.以MWNTs为模版、用原位电化学还原法在纳米管内部制备了贵金属(Au,Ag,Pt或Pd)纳米粒子(NPs),其平均直径为40~60nm,并进一步考察了此类复合材料的电催化性能。结果表明,装饰有PdNPs的MWNTs修饰GC电极对析氢反应、氧还原反应和抗坏血酸氧化反应均具有较高的电催化活性。
4.用MWNTs和甲基硅油制备了碳纳米管糊(CNTP)电极,然后用不同的方法在电极表面组装了杂多酸(POMs),其中,用直接方法制备的POMs/CNTP电极性能较好。同时,研究了电极的电化学行为,实验表明,P2Mo18/CNTP电极在0.1MH2SO4溶液中不仅表现出良好的可逆性,而且,对溴酸根、尤其是碘酸根的还原反应具有良好的电催化作用。此外,运用层层组装技术,在CNTP电极表面制备了P2Mo18多层膜,其电催化性能比单层的P2Mo18/CNTP电极更高。所制的CNTP组装电极均具有较高的稳定性。
5.用直接和间接两种方法将DNA有效固定在MWNTs修饰GC表面,其中,用铝离子桥间接固定DNA更加有效;然后分别用电化学和电化学发光(ECL)法对其杂交进行检测。与电化学方法相比,通过Ru(phen)32+分子进行的ECL检测更为灵敏,而且此方法简单、不需预先标记。
6.用重氮盐还原法GC表面预先修饰4-硝基苯,并进一步将硝基还原为氨基,然后将截短并氧化的MWNTs组装在电极表面。实验表明,通过静电作用比通过共价作用组装的效果好,而且组装在GC电极表面的MWNTs为单层排布,大部分平躺在电极表面。同时,初步探讨了所制备组装电极的电化学性质及催化性能。