基于碳纳米管修饰电极的有机物检测技术

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碳纳米管(CNTs)是一种具有稳定化学性能、极强力学性能和良好电学性能的一维纳米材料。但由于碳纳米管的在水及许多有机溶剂中的溶解性很差,从而限制了其在电化学传感器方面的应用。当碳纳米管的结构发生特定变化并产生一些具有反应活性的官能团(如羟基、羧基等)之后,碳纳米管的溶解性和化学性能可得到很大的改善。为了在多壁碳纳米管(MWNTs)中引入羧基基团,本论文采用HNO3和H2SO4混合酸超声的方法对碳纳米管进行了纯化,并用透射电镜(TEM)和傅立叶红外光谱(FT-IR)对处理前后碳纳米管性状进行了表征,TEM图显示经过混酸酸处理后的碳纳米管管长变短,无定型碳等杂质碳粒子被去除;红外光谱在1732cm-1处出现羧基的吸收峰,表明多壁碳纳米管的端口及侧壁已被有效功能化。以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为分散介质,将CNTs成功修饰到玻碳电极上。通过循环伏安法和交流阻抗实验,测定了碳纳米管膜电极电化学性质。研究了L-酪氨酸(L-Tyr)、2,4-二硝基苯酚(2,4-DNP)和对硝基苯酚(p-NP)、对氯酚(p-CP)在修饰电极表面的电化学行为。结果表明,碳纳米管对L-Tyr具有明显的电化学催化氧化作用,L-Tyr在CNTs/GC电极表面的电极过程为扩散控制过程,在1.0×10-6 ~1.0×10-4mol/L浓度范围内,L-Tyr在CNTs/GC电极表面的氧化峰电流与其浓度有良好的线性关系。在pH5.2的NaAc-HAc缓冲溶液中,2,4-DNP和p-NP在修饰电极上的峰电流明显,且两者氧化峰电位差达0.249V,可有效分离。2,4-DNP和p-NP浓度与氧化峰峰电流呈线性关系,且相互间不产生干扰,能够有效的实现2,4-DNP、p-NP共存的体系中单一物质浓度的测定。修饰电极表现出很好的稳定性和选择性。另外,在pH7.0磷酸盐缓冲溶液中,CNTs/GC修饰电极对对氯酚(p-CP)也表现处强的催化效果,p-CP浓度在2.0×10?7~2.0×10?4 mol/L范围内氧化峰电流与浓度呈良好的线性关系,其检出下限为8.8×10?8mol/L。一些常见无机离子和有机酚类物质对其电化学响应不产生干扰。
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