银纳米修饰电极的制备及电化学行为 作者：姚爱丽， 吕桂琴， 胡长文， YAO Ai-Li， LU Gui-Qin， HU Chang-Wen 作者单位：北京理工大学理学院化学系,北京,100081 刊名： 无机化学学报 英文刊名：CHINESE JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY 年，卷(期)：2006,22(6) 被引用次数：12次 参考文献(16条) 1.董绍俊;车广礼;谢远武化学修饰电极 2003 2.Nada M D;David M B查看详情 2001 3.Sandmamn G;Dietz H查看详情 2000 4.高迎春;李茂国;王广凤银纳米修饰电极的制备及其对灿烂甲酚蓝的催化研究[期刊论文]-Chin J Anal Lab 2004(12) 5.Sarkar J;Pal P;Talapatra G B Adsorption of 2-aminobenzothiazole on colloidal silver particles: An experimental and theoretical surface-enhanced Raman scattering study[外文期刊] 2005(26) 6.Vukovic V V;Nedeljkovic J查看详情 1993(04) 7.Gole A;Sainkar S R查看详情 2000(05) 8.Kumar A;Mandale A B;Sastry Sequential electrostatic assembly of amine-derivatized gold and carboxylic acid-derivatized silver colloidal particles on glass substrates[外文期刊] 2000(17) 9.Cheng L;Dong S J查看详情 2000 10.周延秀;朱果逸;汪尔康查看详情 1994(03) 11.Liu Z L;Wang X D;Wu H Y查看详情[外文期刊] 2005 12.Tang Z Y;Liu S Q;Dong S J查看详情 2001 13.曹楚南;张鉴清电化学阻抗谱导论 2002 14.阮北;鲁彬;童汝亭自组装巯基环肽单层膜修饰金电极电化学行为的研究[期刊论文]-J Hebei Normal University Natural Science Edition 2003(05) 15.孙向英;翁文婷荧光性自组装双层膜的制备及其性能研究[期刊论文]-Chemical Journal of Chinese Universities 2005(06) 16.Lu M;Li X H;Yu B Z查看详情[外文期刊] 2002 本文读者也读过(2条) 1.夏立新.宫科.汪舰.康笑博.佟胜睿.刘广业.XIA Li-Xin.GONG Ke.WANG Jian.KANG Xiao-Bo.TONG Sheng-Rui. LIU Guang-Ye用简便方法组装二维模板银纳米阵列[期刊论文]-化学学报2007,65(21) 2.吕桂琴.姚爱丽.郑传明.L(U) Gui-qin.YAO Ai-li.ZHENG Chuan-ming MPA包覆的银纳米粒子修饰电极制备和电化学表征[期刊论文]-北京理工大学学报2006,26(10) 引证文献(12条) 1.王耀先.贺国旭.张秋霞.王香.胡中爱铝基氪化铝模板制备Ag纳米线及其电化学性质[期刊论文]-化工新型材料2013(1) 2.周闻云.陈艳玲.韩清.贾玉萍抗坏血酸在纳米银DNA修饰电极上的电化学行为研究[期刊论文]-分析科学学报
羧基化多壁碳纳米管修饰电极循环伏安法测 定过氧化氢 【摘要】目的:研究用羧基化多壁碳纳米管修饰电极伏安法测定过氧化氢的浓度。方法:采用涂布法制成羧基化多壁碳纳米管修饰电极；在pH=7.0 KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液中，采用该修饰电极伏安法测定H2O2。结果:该修饰电极对H2O2有着显著的电催化作用，与裸玻碳电极相比，其灵敏度大大提高，在 1.2×10-6～1.0×10-3 mol/L 浓度范围内，过氧化氢的氧化峰电流与其浓度呈良好的线性关系，检测限为3.1×10-7 mol/L，将该修饰电极用于医用过氧化氢的测定，相对平均偏差为1.2%，平均回收率为97.6%，结果满意。结论:该修饰电极响应快，灵敏度高，稳定性好，寿命长，适合于具有电活性生物分子的测定。 【关键词】碳纳米管学修饰电极伏安法过氧化氢 Abstract: Objective: To study a quantitative method for determination of hydrogen peroxide (H2O2) by voltammetry with multi-wall carbon nanotubes functionalized with carboxylic group modified electrode (CME). Method: The CME was fabricated, which based on the immobilization of multi-wall carbon nanotubes functionalized with carboxylic group. In a medium of KH2PO4-Na2HPO4 buffer solution with pH=7.0，the CME was
A highly sensitive hydrogen peroxide amperometric sensor based onMnO2-modi?ed vertically aligned multiwalled carbon nanotubes，Analytica Chimica Acta，2010 MnO2-多臂碳纳米管 Cu电极 Gold nanoparticles mediate the assembly of manganese dioxide nanoparticles for H2O2 amperometric sensing，Electrochimica Acta，2010 MnO2–AuNP/ GCE H2O2电流传感 器 A novel nonenzymatic hydrogen peroxide sensor based on MnO2/graphene oxide Nanocomposite，Talanta，2010 GO/MnO2/ GCE（氧化 石墨烯） H2O2电流传感 器 Electrochemical investigation of MnO2 electrode material for supercapacitors，ScienceDirect，2011 MnO2泡沫镍电极MnO2电活性物 质作为超级电容 材料 Facile synthesis of novel MnO2 hierarchical nanostructures and their application to nitrite sensing，Sensors and Actuators B: Chemical，2009 MnO2/QPVP-Os/GCE (联吡啶锇取代的聚乙 烯吡啶) 亚硝酸盐传感器 Preparation of MnO2/graphene composite as electrode material for supercapacitors，J Mater Sci ，2011 MnO2/grapheme(石墨 烯) 超级电容器 Hydrogen peroxide sensor based on glassy carbon electrode modified with β-manganese dioxide nanorods，Microchim Acta (2011) β-MnO nanorods/GCE 。 H2O2电化学传 感器 Mn3O4 Graphene Hybrid as a High-Capacity Anode Material for Lithium Ion Batteries，American Chemical Societ，2010 Mn3O4/RGO（还原石墨 电极） 锂离子电池阳极 材料 Non-enzymatic electrochemical CuO nano?owers sensor for hydrogen peroxide detection，Talanta，2010 CuO/Cu箔H2O2电流传感 器（无酶） Synthesis of CuO nanostructures and their application for nonenzymatic glucose sensing，Sensors and Actuators B: Chemical，2010 CuO以碳为基底做成电 极 葡萄糖传感器 （无酶） A highly sensitive nonenzymatic glucose sensor based on CuO nanoparticles-modi?ed carbon nanotube electrode，Biosensors and Bioelectronics，2010 CuO/MWCNTs/Cu电极葡萄糖传感器 （无酶） An improved sensitivity nonenzymatic glucose biosensor based on a CuxO modi?ed electrode，Biosensors and Bioelectronics，2010 CuxO/Cu箔葡萄糖传感器 （无酶） Synthesis of CuO nanoflower and its application as a H2O2 sensor，Bull. Mater. Sci，2010 CuO NFS/Nafion-Au电 极 H2O2电流传感 器（无酶）
化学修饰电极 化学修饰电极是20世纪70年代中期发展起来的一门新兴的、也是目前最活跃的电化学和电分析化学的前沿领域。化学修饰电极是在电极表面进行分子设计，将具有优良化学性质的分子、离子、聚合物设计固定在电极表面，使电极具有某种特定的化学和电化学性质。化学修饰电极扩展了电化学的研究领域，目前已应用于生命、环境、能源、分析、电子以及材料学等诸多方面。 一、研究修饰电极的实验方法:目前，主要应用电化学和光谱学的方法研究修饰电极，从而验证功能分子或基团已进入电极表面，电极的结构如何，修饰后电极的电活性、化学反应活性如何，电荷在修饰膜中如何传递等。 1、电化学方法:通过测量化学反应体系的电流、电量、电极电位和电解时间等之间的函数关系来进行研究的，用简单的仪器设备便能 1，2获得有关的电极过程动力学的参数。常用的方法有循环伏安法， 3,45-8微分脉冲伏安法，常规脉冲伏安法，计时电流法，计时库仑法，计时电位法以及交流伏安法和旋转圆盘电极法。 2、光谱法:能够在分子水平上研究电极表面结构的微观特性，如数量，空间，与电极材料成键的类型，平均分子构象，表面粗糙度对结构的影响，聚合物的溶胀，离子含量，隧沟大小，聚合物结构中的流动性等，这些对于修饰电极的应用是十分重要的。研究化学修饰电极的常 9-11用表面分析方法有X光电子能谱,XPS,、俄歇电子能谱,AES,12- 1415,161718-20、反射光谱(Vis-UV, 红外反射光谱)、扫描电镜 (SEM)、 1 光声及光热光谱等。 二、化学修饰电极的分类:一般分为吸附型、共价键合型、聚合
物型三大类。 1、吸附型:用吸附的方法可制备单分中层，也可以制备多分子层修饰电极。将修饰物质吸附在电极上主要通过四种方法进行:平衡吸附型，静电吸附型，LB膜吸附型，涂层型。 21-25平衡吸附型:在电解液中加入修饰物质，它们就会在电极表面形成热力学吸附平衡。强吸附性物质，如高级醇类、硫醇类、生物碱等 -3-5在电解液中以10~10mol/L低浓度存在时，有时能生成完整的吸附单分子层，一般则形成不完全的单分子层。这种吸附式可逆的，与浓度、电解液组成、电极电位等都有关。这种方法直接、简单，但修饰物质有限，修饰量一般也较少，因此，在应用上有一定的限制。 26-30静电吸附型:电解液中离子能以静电引力在电极表面集聚，形成 -1多分子层，一般需要在10~10mol/L的高浓度溶液中，也可能在低浓度溶液中。静电吸附在热力学上不可逆的。过去在电化学体系中所谓支持电解质的影响，其本质可能就是其离子在电极表面的静电吸附，起到了修饰电极的作用。 31-35LB膜吸附型:将不溶于水的表面活性物质在水面上铺展成单分子膜,LB膜,后，将亲水基伸向水相，而疏水基伸向气相。当该膜与电极接触时，若电极表面是亲水性的，则表明活性物质的亲水基向电极表面排列，若电极表面是疏水性的，则逆向排列。这时，加一定的表面压，并依靠成膜分子本身的自组织能力，得到高度的分子有序排 2 列，最后，把它转移到电极表面，得到LB膜吸附型修饰电极。LB膜修饰电极 一般只有一个或几个单分子层厚，电子或物质的传输容易，加上修饰分子的紧密排列，活性中心密度大，所以此类电极的电化学相应信号也较大。LB膜较牢固，电 极可望有较长的寿命。另外，由于修饰分子在电极表面有序排列而能产生用一般方
纳米铂-L半胱氨酸修饰玻碳电极对 对苯二酚的检测研究 姓名：陈盼盼学号：201004034032 班级：化学一、文献综述 化学工业对人类社会和物质文明做出了重大贡献，人们在享受现代科学与技术给人们带来巨大的便利和快乐的同时，也逐渐意识到人类未来面临的巨大生存危机和困难。20世纪，人们逐步认识化学品的不当生产和使用会对人的健康、社区环境、生态环境产生危害性。据统计，世界每年生产的人工合成有毒化合物约50万种，共400万t，所有这些物质，近一半留在大气江河、湖、海内，另外每年还有将近18万t的铅和磷，3000万t的汞和各种有毒重金属流入水体内，200万t石油流进海洋。中国化学工业排放的废水、废气和固体废物分别占全国工业排放总量的22.5%、7.82%和5.93%，造成环境严重恶化，直接危害人类，又破坏生物圈，长期的影响着人类的生存。 对苯二酚,又名氢醌.化学名1,4-苯二酚，英文名 1,4-Dihydroxybenzene ; Hydroquinone。对苯二酚为白色针状结晶，分子式C6H4(OH)2，分子量110.11，比重1.332,熔点172℃，沸点286℃，闪点165℃，溶于水、乙醇及乙醚，微溶于苯。可燃。自燃点516℃。长期接触对二苯酚蒸气、粉尘或烟雾可刺激皮肤、粘膜，并引起眼的水晶体混浊。操作现场空气中最高容许浓度2mg/m3。 对苯二酚是一种重要的化工原料且应用广泛【1】主要用于显影剂、蒽醌染料、偶氮染料、合成氨助溶剂、橡胶防老剂、阻聚剂、涂料和
香精的稳定剂、抗氧剂等。对苯二酚因具有毒性，而且在自然条件下，不易降解，对人体环境有较大的危害, 因此受到人们的普遍关注，但其微量不容易不检测出来，因而需要更加灵敏的方法来检测目前，微量对二苯酚的测定方法有荧光谱法【2】、薄层色谱法【3】高效液相色谱法【4】动力学光度法【5】因为对苯二酚具有电学活性，可用电化学方法测定其含量，因此用选择性好、灵敏度有高的化学修饰电极测量对对苯二酚已有报道【6-7】，但是因为修饰过程复杂，干扰过多，灵敏度等问题。所以要设计更好的修饰方法来对微量对苯二酚的检测。 玻碳电极，是电化学研究中使用最为频繁的碳材料基础电极【8】。它的表面具有多变的性质，极易受实验条件的影响而发生变化。玻碳电极在应用与电化学研究时，在每次试验前需要对电极进行前处理，以改善其电化学相应信号的重现性【8】。目前，世界上几乎所有的实验室，对玻碳电极最为常采用的的前处理程序都是先在Al2O3磨料浆中打磨电极，随后在超声水浴中清洗。但这样的处理方法再重现性上不尽人意。因次，在这里我们要进行电化学活化以此来满足电分析实验室所需的各种高要求，各种有效的电化学活化方法均采用一个叫高阳极极化电位。电化学活化既可以在酸性、中性溶液中【9】也可以在碱性溶液中【10】，动力学研究表明活化电极的电子传导性质的改善可能以表面的亲水性【11】、清洁度【12】、含氧基团【13】等因素有关。 纳米材料具有表面效应【14】、体积效应【15】和介电限域效应登
碳纳米管在电化学中的应用 【摘要】对碳纳米管修饰电极的制备方法、应用以及碳纳米管修饰电极的发展趋势作比较全面的综述。 【关键词】碳纳米管；化学修饰电极 Application of the Carbon nanotube in electrochemistry Abstract The methods of preparation, applications and developing trends of carbon nanotube modified electrodes in the field of electrochemistry were reviewed. Key words Electrochemistry Carbon nanotube modified electrodes 碳纳米管，又名巴基管(buckytube)，是1991年由日本科学家饭岛澄男(Sumio Iijima)在高分辨透射电镜(HRTEM)下发现的一种针状的管形碳单质。它以特有的力学、电学和化学性质，以及独特的准一维管状分子结构和在未来高科技领域中所具有的潜在应用价值，迅速成为化学、物理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方兴未艾，在一些方面已取得重大突破。碳纳米管(CNT)的发现，开辟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，可使过电位大大降低及对部分氧化还原蛋白质能产生直接电子转移现象，因此被广泛用于修饰电极的研究。碳纳米管在作为电极用于化学反应时能促进电子转移。碳纳米管的电化学和电催化行为研究已有不少报道。 1碳纳米管的分类 CNT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，其中每个碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子发生完全键合，各单层管的顶端有五边形或七边形参与封闭。CNT的径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，具有较大的长径比。由单层石墨片卷积而成的称为单壁碳纳米管(SWNT)，制备时管径可控，一般在1~6 nm之间，当管径>6 nm后CNT 结构不稳定，易塌陷。SWNT轴向长度可达几百纳米甚至几个微米。由两层以上柱状碳管同轴卷积而成的称为多壁碳纳米管(MWNT)，层间距约为0.34 nm。
基于石墨烯的化学修饰电极的制备及应用 世界上有这么种物质，它透明，有韧性，它极其坚硬，防水，它存量丰富，经济实惠并且它的电阻率是世界上已知物质中最小的。它就是石墨烯，一种拥有完美性能的材料，科学家和企业家都为之着迷。[1] 1.1石墨烯 石墨烯（Graphere）是由碳原子组成的单层二维六角晶格结构的碳质新型纳米材料，具有极高的机械强度、极大的比表面积、优异的导电性能、很高的层内载流子迁移速率、优异的导电能力、良好的生物亲和性、近乎完美的量子隧道效应、几乎从不消失的室温铁磁性等一系列优良的特殊性质。自从英国曼彻斯特大学的两位科学家Andre Geim和Konstantin Novoselov因在石墨烯研究领域的卓越研究而被授予了2010年的诺贝尔奖，由此，石墨烯逐渐成为当今自然科学的热点领域之一。[2] 1.2 石墨烯的制备 目前实验室制备石墨烯的方法主要有微机械剥离法、化学气相沉淀法、碳化热热解的外延生长法、氧化石墨还原法、石墨插层法、溶剂热法、芳香偶联法、电化学法、碳纳米管转换法和液相剥离法等。 1.2.1微机械剥离法 2010年诺贝尔奖得主使用胶带粘贴制备石墨烯的方法便是属于微机械剥离法。其原理 便是石墨中的碳原子呈层状结构，层间以范德华力结合，原子间作用力相对化学键来说比较弱，故可以施加外力即可将石墨烯从石墨表面撕扯下来。 其特点便是简单，但该方法耗时长产物少、过程不可控，不可能用于石墨大规模制备。 1.2.2化学气相沉淀法 化学气相沉淀法是一种本质上属于原子范畴的气态传质过程，主要原理是将碳氢化合物吸附于具有催化活性的反应基片上，在相当高的温度下使得碳氢化合物在催化条件上脱氢而在基底上形成石墨烯。 该方法简单易行，能获得表面积较大的石墨烯，但反应不可控，且难以与固体基底剥离。1.2.3碳化热热解的外延生长法 该方法原理是通过加热SiC单晶表面使得Si发生脱附而在原有表面形成单层石墨烯。 其形成的石墨烯厚度可控且洁净无杂质，但仍然难以制备大面积的石墨烯、并且仪器设备要求及成本都很高。 1.2.4氧化还原石墨法 氧化还原石墨法首先用强氧化剂处理天然鳞片石墨使得石墨边缘附近带上环氧基、羧基、羟基等亲水基团而成为氧化石墨，进一步通过水相超声等方法剥离氧化石墨，最后用还原剂还原氧化石墨烯而得到石墨烯的过程。 这种方法操作方便，条件易于实现，且能满足石墨烯工业化产量的要求，但存在制备所得的石墨烯层数不可靠控、带有一定量杂质基团等缺陷。 1.2.5微波法 即为在微波条件下进行氧化还原制得石墨烯的过程。 该方法具有反应速度快、条件温和、设备要求简单的优点，但还原程度不易控制。 1.2.6溶剂热法
收稿日期：2009-11-19 作者简介：叶芳(1983-)，女，湖北武汉人，韶关学院化学与环境工程学院助教，主要从事电化学修饰电极的研究. 韶关学院学报·自然科学Journal of Shaoguan University ·Natural Science 2010年6月 第31卷第6期卟啉/多壁碳纳米管修饰电极的制备及多巴胺的测定 叶芳1，南俊民2 （1.韶关学院化学与环境工程学院，广东韶关512005；2.华南师范大学化学与环境工程学院，广东广州510006） 摘要：利用电化学方法在多壁碳纳米管修饰的玻碳电极表面聚合一层无金属卟啉，制备了卟啉/多壁碳纳米管修饰电极，采用循环伏安法研究多巴胺(DA)在不同修饰电极上的电化学行为，并计算得到了不同修饰电极有效面积A eff 以及DA 电化学氧化过程的一些重要参数.实验结果表明，这种双层膜修饰电极具有更为明显的催化效果，微分脉冲伏安结果显示，催化氧化峰电流与DA 浓度在5×10-5mol ·L -1~3×10-7mol ·L -1范围内呈良好的线性关系，检出限达6×10-8mol ·L -1(S/N=3).关键词：电化学；多壁碳纳米管；卟啉；修饰电极；多巴胺 中图分类号：O646.54文献标识码：A 文章编号：1007-5348（2010）05-0062-05 卟啉作为一类天然的大环化合物，因含有多个双键和高度共轭的大∏体系，可以通过聚合方式得到聚合膜，因具有多个电活性中心和优异的光学、电学等特性，从而在光学和光电化学等领域中具有广泛的应用.碳纳米管独特的结构形态和性质使其催化效率提高，因而在电化学传感器和修饰电极方面受到广泛关注［1］.近年来，有关碳纳米管修饰电极研究报道逐年增加，主要的应用研究有：抗坏血酸、多巴胺（DA ）、肾上腺素等生物分子的分离检测［2］，细胞色素C 的直接电子转移［3］，硫化氢的电化学检测［4］等. 本文以多壁碳纳米管(MWNT)修饰的玻碳电极为基底电极，采用电化学方法在其表面聚合一层无金属卟啉，即5-邻(4-溴戊氧基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉(o -BrPETPP)膜，制备了o -BrPETPP/MWNT 修饰电极，并将其用于DA 的检测. 1实验部分 1.1仪器与试剂MWNT 为深圳多维新材料有限公司产品.实验中所使用的5-邻(4-溴戊氧基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉(o -BrPETPP)由华南理工大学提供.DA (Aldrich-Sigma 公司产品)、十六烷基磷酸(DHP)及其他实验试剂均为分析纯试剂.所用水均为实验室自制二次蒸馏水. 0.05mol ·L -1KH 2PO 4-NaOH 缓冲液(pH=6.0)，其pH 值可分别用0.1mol ·L -1HCl 和0.1mol ·L -1NaOH 溶液调节.CHI660A 电化学工作站(上海辰华仪器有限公司产品)；KQ-50B 超声波清洗器(中国昆山超声仪器厂产品)；PHS-3C 型酸度计（上海雷磁产品）. 实验采用三电极体系：参比电极为饱和甘汞电极（SCE ），对电极为铂电极(213型)，工作电极为裸玻碳电极、MWNT 修饰电极、o -BrPETPP 修饰电极、o -BrPETPP/MWNT 修饰电极. 1.2MWNT 的预处理 将0.2g MWNT 在2mol ·L -1HCl 中超声处理4h ，以纯化MWNT 并除去上面的金属氧化物催化剂；蒸馏水洗至中性，100℃下恒温干燥成粉末.然后将纯化后的MWNT 在80ml 浓混酸(V HNO 3∶V H 2SO 4 =1∶3)混合，室Jun.2010Vol.31No.6
碳基纳米复合材料修饰电极的制备及其在药物分析中的应用药物分析是分析化学中的一个重要分支,随着药学的发展逐渐成为一门独立的学科。现代药物分析无论是分析领域,还是分析技术都己经大大拓展。 电化学分析作为分析技术的一种,在药物分析领域中有着日益广泛的应用。而各种微电极、修饰电极、电化学传感器的问世,由于其具有灵敏度高、响应快、选择性好、操作简单等优点,为电化学分析在药物分析中的应用注入了新的活力。 随着工作者对电化学分析的研究日益深入,电化学分析在科研、生产中的应用越来越广泛,并且在新药研发以及药品生产等方面扮演着重要的角色。本论文主要研究了新型碳基纳米材料复合修饰电极的制备,探索了不同药物在修饰电极上的电化学行为和电极反应机理,从而建立了一系列灵敏、简单、准确的药物定量分析方法。 主要内容归纳如下:1、通过电化学方法将金属氧化物四氧化三钴 （Co3O4）/石墨烯（GR）纳米材料电沉积在玻碳电极表面上,制备了一种新型的纳米复合电极（Co3O4/GR/GCE）,成功地被用于测定异烟肼。通过扫描电镜对此修饰电极的表面形貌进行了表征,Co3O4纳米粒子和GR能够很好地修饰在玻碳电极表面。 采用差分脉冲法（DPV）优化了异烟肼的测定条件,在最佳条件下,线性关系范围为0.5160μM,最低检出限为0.17μM（S/N=3）,实际药物和血清中的回收率良好,相对标准偏差均小于5%。该方法方便可行,结果满意,重复性好,实用性强。 实验表明,相比于裸电极,此修饰电极获得了更好的电化学性能,可显著提高
基金项目：江西省教育厅科学技术研究项目（GJJ09352）作者简介：万谦（1982~），女，江西九江人，硕士研究生，讲师，主 要研究方向：纳米电化学分析。 *通讯联系人 基于碳纳米管修饰电极的酶生物传感器研究进展 万谦1，2 肖国光2杨平华2樊华1 （1.南昌大学环境与化学工程学院，江西南昌331000；2.九江学院化学化工学院，江西九江332005） 摘要：本文综述了基于碳纳米管修饰电极的酶生物传感器研究进展，介绍了碳纳米管修饰电极的发展及基于碳纳米管修饰电极的酶生物传感器的检测原理及分类；重点介绍了此类传感器在环境农药分析与生命科学分析中的应用。 关键词：碳纳米管修饰电极；酶生物传感器；农药；葡萄糖中图分类号：TQ170.5 文献标识码：A 文章编号：1672-8114（2009） 12-0001-051引言 1991年，Iijima [1]发现了多壁碳纳米管(M ul-ti-walled carbon nanotubes ，M WNTs)；1993年，Iijima [2] 和Bethune [3]又同时发现了单壁碳纳米管（Sin-gle-walled carbon nanotubes ，SWNTs ）。碳纳米管(Carbon Nanotubes ，CNTs)的发现立即得到全世界科学界的广泛关注，人们在不断开发其新的合成途径的同时，也在努力挖掘着它潜在的应用前景。2碳纳米管修饰电极 碳纳米管经过纯化、浓酸回流处理后，可以 与水、N,N-二甲基甲酰胺（DMF ）及nafion 等分散物质形成悬浮液，然后通过微量滴管等直接滴涂或溅射等方法修饰到各种基质电极上，即可制成碳纳米管修饰电极。支持电极有玻碳电极、金电极和铂电极等。 3CNTs 修饰酶生物传感器（EBS ）的检测原理及 分类 3.1检测原理 酶生物传感器的作用机理是在化学电极的敏感面上组装固定化酶膜，当酶膜上发生酶促反应时产生电极活性物质，基础电极对之响应，响应 信号与底物的浓度之间存在线性关系，从而测得 被检测物的浓度。利用CNTs 作为酶的固定材料，同时也作为基础电极的修饰材料制成的传感器即成为新型的碳纳米管修饰酶传感器[4]。3.2CNTs 修饰EBS 的分类3.2.1吸附型CNTs 修饰酶传感器 吸附是一种非常简单有效而又古老的电极 修饰方法， CNTs 可通过范德华力吸附在基础电极表面,有时电极表面还覆盖一层保护膜，以防止 CNTs 流失，同时也起到保护酶的作用。3.2.2糊类CNTs 修饰酶传感器 糊类电极是圆柱状电极，它是由CNTs 和绝缘体，如Nafion 等混合后而制得，其中的CNTs 不仅是电极的修饰物，同时也是该类电极的主体，起着导电的作用。这种宏观修饰像蓄“酶”池一样有很大的酶负载量。 3.2.3共价键合型CNTs 修饰酶传感器 对于Au 、 Pt 、C 等基础电极,采用水相氧化、等离子体氧化、电极氧化、硝酸氧化等预处理，可以在电极表面引入含氧基团，再通过表面有机反应，能以酯键、醚键、酰胺等键合方式将CNT 固定在电极表面。 4基于碳纳米管修饰电极的酶生物传感器的应用4.1基于碳纳米管修饰电极的酶生物传感器在农 药分析中的应用 基于碳纳米管修饰电极的酶生物传感器在 环境分析中，特别是农药分析中有广泛的应用，一般有两种酶修饰的方式，一是采用乙酰胆碱酯与
蛋白质化学修饰技术是现代生物技术发展的一个重要方向，以聚乙二醇(PEG)为修饰剂和以蛋白质为修饰剂是该技术的两个主要类型。 PEG修饰技术发展成熟，已经有几种PEG-蛋白质药物经过FDA认证。为了有效地检测和分离修饰产物，本论文首先用十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、高效凝胶过滤、高效反相层析方法检测PEG修饰蛋白的组成。随着PEG分子量的减少和被修饰蛋白分子量的增大，这三种常用方法的分辨率都相应降低。重点考察了PEG修饰蛋白的SDS-PAGE 电泳过程，发现不带电的PEG分子在SDS胶束的作用下参与了电场运动，从而导致分辨率下降。改用没有SDS的非变性-聚丙烯酰胺凝胶电泳(native-PAGE)后分辨率显著提高，未与白蛋白连接的PEG不参与电场运动，未修饰HSA和不同修饰程度的PEG-HSA偶联物得到有效的检测和分离。 进行了膜分离PEG修饰和未修饰蛋白质(和多肽)的考察。被修饰物质的分子量和结构对分离效果有影响，低分子量的小肽可以通过膜分离与PEG-小肽偶联物完全分开。传统的PEG反应方法中，产物是未修饰小肽(5％)、单修饰产物(42％)、二修饰和多修饰产物(53％)的混合物，而将膜分离与PEG修饰反应耦合，及时将PEG修饰产物移除，小肽100％转化成为单修饰的目标偶联物。说明反应和分离耦合是提高PEG修饰反应产量和降低成本的有效途径。 从理论上讲，与PEG修饰相比，蛋白质类修饰剂具有代谢途径明确、可以提供靶向性和其他的生物活性的优点。但是，蛋白质-蛋白质偶联反应的产物不均一、产物评价困难限制了其发展。本文以戊二醛为交联剂采用人血清白蛋白(HSA)修饰血红蛋白，对修饰过程进行了探索。 考察了人血清白蛋白和血红蛋白的戊二醛一步交联反应，发现pH是影响反应的关键因素。在蛋白质的等电点附近发生蛋白质自身的聚合反应，而在两种蛋白质的等电点的平均值附近，两种蛋白质的偶联反应被促进。并且，参与反应的蛋白质的结构和相互作用对产物组成有很大影响。据此，建立了四种方法制备人血清白蛋白和血红蛋白的偶联物。分别是：(1)分步法偶联血红蛋白和人血清白蛋白：基于血红蛋白的结构特点，先用戊二醛分子内交联血红蛋白，转化率95％，效果接近于使用专一的血红蛋白分子内交联试剂DBBF；然后，分子内交联血红蛋白与人血清白蛋白偶联，血红蛋白和人血清白蛋白1∶1目标偶联物产率34.5％，副反应产物占4％。反应时间为11个小时。(2)拥挤效应辅助偶联血红蛋白和人血清白蛋白：采用聚乙二醇作为拥挤试剂，空间上分布和间隔参与反应的蛋白，提高蛋白的局部浓度。血红蛋白和人血清白蛋白1∶1目标偶联物产率35％，副反应产物占4％。反应时间2个小时。(3)凝胶过滤层析柱上偶联血红蛋白和人血清白蛋白：采用凝胶过滤柱动态分离形成的目标偶联物，反应时间和产物组成均与层析速度有关。(4)甘露醇-硼酸-硼砂缓冲液络合体系偶联血红蛋白和人血清白蛋白：络合体系起到切换反应pH和促进反应的作用，血红蛋白和人血清白蛋白的偶联物产率45％，血红蛋白和人血清白蛋白各自的聚合副反应被抑制。反应时间为5个小时。与已有的价格昂贵的异型双功能交联剂偶联和耗时的二步偶联方法相比，以上四种策略都可以达到低成本、高效率制备人血清白蛋白和血红蛋白偶联物的目的，为这种人血清白蛋白-血红蛋白新型血液代用品的发展打下基础。 另外，还研究了使用乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)偶联人血清白蛋白和胰岛素。由于分子链长，EGDE在活化人血清白蛋白的时候没有二聚体和多聚体形成。利用该性质简化了人血清白蛋白的活化工艺，制备了均一的人血清白蛋白-胰岛素偶联物，在稳定性等方面明显优于天然胰岛素。
化学修饰电极应用研究进展 姚长斌，景丽洁，宫柏艳，张丽梅（吉林化工学院环境化工系，吉林吉林01 ）摘要：化学修饰电极（C e）是当前电化学、电分析化学中十分活跃的研究领域，其应用范围十分广泛。本文着重评述近年来化学修饰电极在生物样品、药物分析、金属离子测定、环境监测及其它方面应用的最新进展。 关键词：化学修饰电极；电化学；电分析化学；应用 前言化学修饰电极是通过化学修饰的方法在电极表面进行分子设计，将具有优良化学性质的分子、离子、聚合物固定在电极表面，造成某种微结构，赋予电极某种特定的化学和电化学性质，以便高选择性地进行所期望的反应，在提高选择性和灵敏度方面具有独特的优越性。利用化学修饰电极表面上的微结构所提供的多种能利用的势场，使待测物进行有效的分离富集，并借控制电极电位，进一步提高选择性，同时把测定方法的灵敏性和修饰剂化学反应的选择性相结合，成为分离、富集和选择性三者合而为一的理想体系。国内最早开辟这一研究领域的董绍俊［］在994年出版的专著中系统地介绍了化学修饰电极的由来、制备、表征及应用，展望了化学修饰电极的发展前景。化学修饰电极以其独特的性能正日益引起分析工作者的广泛关注。近年来，化学修饰电极的出现，不仅推动了电极过程动力学的基本理论研究，而且呈现出多种有用效应。特别是在分析中的应用研究得到了迅速发展，使其在电化学中形成了一个新的研究领域。本文着重评述近几年来化学修饰电极在分析中应用的最新进展。2 化学修饰电极在生物样品分析中的应用近年来，化学修饰电极在生物样品分析中的研究发展极为迅速，应用各种修饰电极对儿茶酚类神经递质的研究报道较多，特别是神经递质的在体测定是目前较活跃的研究领域，微电极由于体积小可以插入单个细胞而成为当前对活体内神经递质的变化跟踪测定的唯一手段。孙元喜等［］利用聚中性红膜修饰电极同时测定了多巴胺（DA）及肾上腺素（ep），基本上消除了抗坏血酸（AA）对DA及ep测定的干扰。方禹之等［~4］根据碳纤维表面的多孔性，分别用Nafion和硫辛酸来修饰碳纤维微电极表面，在抗坏血酸共存下选择性测定神经递质去甲肾上腺素和多巴胺，不仅有效地消除了高含量AA的干扰，而且大大降低了电极的本底噪音，使电极对DA的灵敏度大大提高。施国跃等［5］首次将六氰合亚铁酸镍（Ni~CF）修饰电极用于色谱电化学检测，测定了大鼠脑尾核处的单胺类递质及其代谢产物，发现Ni~CF修饰电极对DA 等单胺类递质及其代谢产物均具有不同程度的催化氧化作用，拓展了电 分析化学在生物活体分析中的应用范围。此外，对于痕量儿茶酚胺类神经递质的测定可利用钅我配位聚合物和Nafion双层膜修饰碳基电极或采用在铂微盘电极的表面沉积一层铁
化学修饰电极在分析化学中的应用 王绿静，分析化学 （郑州大学，郑州，450052） 摘要：化学修饰电极是当前电化学、电分析化学方面十分活跃的研究领域，并且为化学和相关边缘学科开拓了一个创新的和充满希望的广阔研究领域。本文着重概述化学修饰电极电极在分析化学中的应用。 关键词：电化学，电分析化学，电化学修饰电极。 1.绪论 化学修饰电极的来源和兴起与整个化学和其他学科特别是电化学的研究密切相关。1973年Lane和Hbbard[1]开辟了改变电极表面结构以控制电化学反应过程的新概念，它有力的说明了吸附在电极表面上的基团能够发生表面配合反应，并借改变电极电位来调节其配合能力，指示了化学修饰电极的萌芽；1975年Miller[2]和Murray[3]分别独立地报道了按认为设计对电极表面进行修饰的研究，标志化学修饰电极的正式问世。20世纪80年代初，光谱电化学研究最重要的是发展了红外反射-吸光光谱（I-RAS）[4]和表面增强拉曼光谱（SERS）[5],特别是有利于电极表面进行现场研究，最新发展的扫描隧道显微镜（STM）[6]，在溶液中进行表面微观检测，达到原子级水平，将这一方法与电化学相结合发展的电化学-扫描隧道显微镜以及电化学-原子力学显微镜法[7]，是对电极表面结构进行微观、实时地观测的最有利的近代方法。预计不久的将来，利用各交叉学科技术进行电化学现场观测的方法，将对化学修饰电极的微观结构特征全方位的了解，并不断推动化学修饰电极的研究迅速发展。 电极表面的化学修饰包括单层和多层的体系在内，基于其微观结构性质可将电极上的修饰层分为三种类型：1. 修饰单层，最初是用化学强吸附和共价键合法在电极的表面形成单层结构，后来发展到LB膜法和自组膜法可在电极表面获得高度有序排列的单分子修饰层，使修饰层的结构得到精细控制；2.修饰均相复层，在这种修饰膜内部的传输性质是很均匀的，因此很适用于进行基础理论的研究；3.修饰有粒界的厚层，这种修饰层体系虽然不适于做定量的理论研究，却具有合成方法的灵活性，而且提供了广泛结合具有不同化学性质到单一结构上的能力，很有实用前途。化学修饰电极在过去的30年里在以下领域中得到明显的进展[8~12]，如：电极表面微结构与动力学的理论研究；化学修饰电极的电催化研究；化学修饰电极在能量转换、存储和显示方面的研究；在分析化学中的应用；在生物电化学和传感器中的应用；表面修饰在光伏电极的光电催化和防腐中的作用；在立体有机合成中的研究；分子电子器件
化学修饰电极及其进展浅论 摘要 化学修饰电极是20世纪70年代中期发展起来的一门新兴的、也是目前最活跃的电化学和电分析化学的前沿领域。本文将从阐述化学修饰性电极的制备开始对化学修饰性电极的近来的发展进行简要性的论述。 关键词：化学修饰电；制备；应用；发展前景 引言 化学修饰电极是在电极表面进行分子设计，将具有优良化学性质的分子、离子、聚合物以化学薄膜的形式固定在电极表面，使电极具有某种特定的化学和电化学性质。化学修饰电极扩展了电化学的研究领域，目前已应用于生命、环境、能源、分析、电子以及材料学等诸多方面。 一化学修饰电极的制备 化学修饰电极的制备是化学修饰电极得以开展研究的关键性步骤。修饰方法的设计合理性与否、操作步骤及优劣程度对化学修饰电极的活性、稳定性和重现性有直接影响，因此是化学修饰电极研究和应用的基础。目前已经发展的制备化学修饰电极的方法主要有滴涂法、共价键合法、电化学法、吸附法Q=SMTR和掺杂法QM>SMOR等。目前人们研究得比较多的是滴涂法、共价键合法和电化学法这三种方法，下面对这三种制备方法的研究进展进行论述。 1滴涂法 滴涂法是将溶解在适当溶剂中的聚合物或者纳米材料滴加或涂覆于电极表面，待溶剂蒸发干固后，生成涂膜结合在电极表面从而达到化学修饰的目的。具体方法为：1将电极浸入修饰液中，取出后使附着于电极表面的溶液干固成膜2用微量注射器把一定已知量的修饰液注射到电极表面，然后干固成膜；3电极在修饰液中旋转，使其溶液附着于电极表面，然后干固成膜。 2共价键合法 共价键合法是对电极表面进行预处理，以引入键合基，然后进行表面有机合成，通过化学键合反应将预定官能团修饰到电极表面。采用这种方法制备的修饰电极具有分子识别功能和选择性响应，并且稳定性很高。很多人利用该方法将带有预定功能团的化学修饰剂共价键合到经过预处理的不同电极表面，其中包括玻碳电极&=I1=2)、铂电极&=:)、金电极&==1=F)、碳糊电极&=G)、掺硼的金刚石电极&=H)以及碳毡电极&=()等。例如：徐金瑞等&=I)在玻碳电极表面共价键合上壳聚糖制成一种新型的化学传感器，该传感器对铅离子的测定有较高的灵敏度和较好的选择性；J9+/等&=:)在引入氨基的铂电极表面共价键合上虫漆酶制备生物传感器；董绍俊等&==)在金电极表面通过共价键合修饰功能化的单分子层，并研究了该修饰电极对多巴胺和抗坏血酸的电催化作用；K-<+等&=G)将;*"直接共价键合到碳糊电极表面；DL.9等&=H)在掺硼的金刚石电极上共价键合上酪氨酸酶做成一种生物传感器；M4/4NO4等&=()将&>9!O@A#!@L4/#!EP2#)2 B共价键合到碳毡电极上制备化学修饰电极。目前，许多金属纳米粒子也都通过这种方法固定到电极上&=01F’)。 3电化学法 电化学方法包括电化学沉积法、电化学聚合法以及电化学氧化法。其中电化学沉积法是一种将电极置于含有一定修饰材料的电解液中，采用恒电流或恒电位进行沉积而制备出修饰电极的方法&F21F=)。电化学聚合法则是一种利用电化学氧化还原引发，使电活性的单体就地在电极表面发生聚合，生成聚合物膜而达到修饰目的的方法。这类电活性单体大多含有乙
化学修饰电极在分析化学中的应用展望 摘要：本文对化学修饰电极的兴起及其在分析化学中的应用进行了综述。 关键词:化学修饰电极分析化学应用展望 自从化学修饰电极间世以来引起了研究者的广泛兴趣,研究的范围涉及有机合成、催化反应、电色显示、电化学等诸多方面。迄今已发表了不少的专著和综述曾就化学修饰电极的概况及其历史沿革作过精僻的论述。化学修饰电极的出现的确推动了电化学及电分析化学研究的发展,是近代电分析化学领域中一个重要的研究方向。 化学修饰电极的兴起 在电分析化学中,一般所用的电极反应都是在电极与溶液界面发生电子转移的非均相反应。以往电化学研究中所用的电极如汞,贵金属和石墨等,只有电子授受的单一作用,溶液中大多数离子在电极上转移的速度较慢。在伏安法研究中,传统的电极常遇到的问题是,由于电极表面活性的改变,使测得的电流随时间增长而变小。如何使电极能够有选择地进行所期望的反应并提供更快的反应速度,一直是电化学工作者所期望解决的问题。化学修饰电极的出现突破了以往化学家所研究的范畴,把注意力转移到电极表面。化学修饰电极是在电极面上接着一个有选择的化学基团,赋予电极某些特性质,以使其进行所希望的反应。从本质上看,化学修饰电极用于分析学在提高选择性和灵敏度方面有其独特的优越性,可以认为化学修饰电极是把分离,富集和测定三者合而为一的理想体系。有关化学修饰电极的制备已有多篇综述，常用的修饰方法有共价键合法，吸附法，聚合物薄膜法，组合法及其它一些方法。这些制备方法中有的可以得到精确的修饰层。早期人们对修饰电极化学特性研究的兴趣主要集中在电极表面与被测物相互作用的机理探讨。那时虽已认识到它在分析化学上的应用价值,但实际应用是在八十年代出现电化学响应灵敏,稳定的聚合物薄膜电极以后才开始。 化学修饰电极在分析化学中有多方面的应用,包括电催化、选择性渗透、选择性富集分离和电化学传感器等。以下将分别就这几个方面进行论述。 选择性富集与分离修饰 电极表面能对被测物进行富集,分离是其用于分析测定的主要原因之一,被测物通过与电极表面修饰的化学功能团发生配合、离子交换、共价键合等反应而被富集、分离。一般认为分析化学上用来络合金属离子的试剂适宜条件下均可用于制备修饰电极,这方面分析应用的例子较多。 离子交换 离子型被测物同样可以通过与键合在电极表面或分散于复合电极中的离子交换剂间的静电作用而富集。常见的阴离子交换剂为聚乙烯,它对及其它高价阴离子富集效果好。阳离子交换剂中使用最多且最成功的是膜修饰电极的化学及热稳定性好。 化学反应 被测物与修饰剂活性中心发生化学反应并形成电化学活性产物从而定量测定某些化学活性物质、如胺、醛的测定。化学修饰电极的电催化作用用于分析目的具有如下功能：降低底物过电位,使可能的干扰及背景降至最小增大电流响应降低检测限防止被测物及产物在电极表面的吸附。选择性渗透借电极表面膜的渗透性,有选择地使某种分子或离子透过膜孔,起到分子筛的作用。它是基于溶液中分子或离子的大小及荷电、空间结构等的差异而在修饰膜上分离。合适的膜即要对干扰物质有交排阻,又能使被测物在膜中快速扩散。实际工作中可以采用的渗透性修饰膜为数不多。 痕量金属 化学修饰电极电化学传感器依修饰剂的性质不同可分为两大类：生物传感器侧和聚合物传感器。在聚合物薄膜传感器中,研究最多的是电位传感器。已报道苯酚类,苯胺类,胺类，