碳纳米管修饰碳纤维组合超微电极在示波滴定分析中的应用
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碳纳米管电极的制备及应用研究【摘要】:氧化还原蛋白质(酶)的直接电化学研究引起了越来越多研究者的兴趣,这些研究能帮助我们了解蛋白质的结构和蛋白质发生电子传递的机理。
由于多数蛋白质分子量较大,其电活性中心很难与电极直接交换电子。
为了促进蛋白质和电极的电子传递,研究运用了各种纳米材料修饰电极,如金属纳米颗粒、碳纳米管等。
碳纳米管自从被发现后,因为其独特的力学、电子特性以及化学特性成为世界范围内的研究热点之一。
因其具有独特的结构、优良的力学性质及杰出的电学性质,碳纳米管在显微镜探针、场发射显示器、超级电容器、分离领域及传感器等领域得到广泛应用。
由于碳纳米管的表面效应,即直径小、表面能高、原子配位不足,使其表面原子活性高,易与周围的其它物质发生电子传递作用,在电化学和电分析化学的研究中,如蛋白质的直接电化学和电化学生物传感器的构筑,具备了独特的优势。
本文利用碳纳米管优良的物理、化学、电催化性能以及它们良好的生物相容性,结合纳米粒子的小粒径和大的比表面积效应,制备了2种不同类型的多壁碳纳米管修饰电极,实现了血红蛋白的直接电化学,该类修饰电极对过氧化氢等具有良好的生物电催化性质,能用于生物传感界面的构建。
采用化学气相沉积法在石英基底上成功制备了直立碳纳米管阵列,并将其制成直立碳纳米管阵列电极,将血红蛋白、葡萄糖氧化酶采用多种方法固定到阵列电极界面上,制备的生物传感器具有较高的灵敏度、较低的检测下限以及快的响应速度。
具体内容如下:第一章绪论首先系统介绍了碳纳米管的发现及应用研究,包括碳纳米管的分类、性能、制备方法、功能化以及应用现状。
接着介绍了氧化还原蛋白质(酶)的直接电化学,包括研究意义、研究现状以及纳米材料在蛋白质(酶)生物传感器中的应用。
第二章血红蛋白在1-芘丁酸琥珀酰胺酯/碳纳米管和金胶纳米粒子修饰电极上的直接电化学本章采用多壁碳纳米管(MWNTs)、1-芘丁酸琥珀酰胺酯(PASE)和金纳米粒子(AuNPs)构筑生物兼容性薄膜,用于固定血红蛋白生物分子。
碳纳米管修饰的电极材料在生物传感器中的应用随着科技的不断发展,生物传感器作为一种新型的检测手段,在医学、环境等领域得到了广泛的应用和发展。
电极材料是生物传感器的关键之一,其性能和稳定性对传感器的灵敏度和反应速度有着重要影响。
而碳纳米管修饰的电极材料在生物传感器中的应用正在得到广泛的研究和关注。
一、碳纳米管修饰的电极材料介绍碳纳米管是一种由碳原子构成的管状结构,在微观世界中具有极小的尺寸和高度的比表面积,这使得碳纳米管具有很强的导电性和化学活性。
因此,利用碳纳米管修饰电极材料,可以大大增强电极的分子识别能力和灵敏度,并且可以改善传感器的稳定性。
二、碳纳米管修饰的电极材料在生物传感器中的应用1. DNA电化学生物传感器DNA电化学传感器是一种新型的核酸检测技术,利用电导率变化或电流反应等来实现对DNA的检测。
而碳纳米管修饰的电极材料可以大大提高电极的导电性和稳定性,从而增强DNA的检测灵敏度。
2. 蛋白质电化学生物传感器蛋白质是生物体内重要的功能性分子,检测蛋白质含量是很多医学和生物学领域的共同需求。
而由于蛋白质本身的化学性质和在样本中出现的低浓度等原因,其检测一直都是一个难题。
碳纳米管修饰的电极材料具有高度的灵敏度和自组装能力,可以通过一定的方法将蛋白质分子固定在电极表面上,从而实现蛋白质的检测。
3. 生物传感器的生物医学应用碳纳米管修饰的电极材料在生物医学中的应用非常广泛,最常见的就是对生物分子的检测。
如利用碳纳米管修饰的电极材料来监测血液中的糖、酸、碱和氮素等成分,对生物医学诊断和监测具有重要作用。
三、碳纳米管修饰的电极材料在生物传感器中面临的挑战碳纳米管修饰的电极材料在生物传感器中的应用还面临着一些挑战。
例如,生物样本复杂,较低浓度和水平的生物分子容易被忽略,从而影响传感器的灵敏度和准确性。
此外,沉积在电极表面的生物分子可能会影响电极表面的电化学反应,从而导致电化学信号的干扰和不稳定性。
四、总结综合来看,碳纳米管修饰的电极材料在生物传感器中的应用前景广阔。
碳纳米管在电分析化学中的应用研究【摘要】:纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域。
纳米材料从根本上改变了材料的结构,为克服材料科学研究领域中长期未能解决的问题开辟了新途径。
纳米技术的研究和发展将会在信息技术、先进制造技术、医学和健康、环境、能源以及国家安全等方面产生突破。
在众多的纳米材料中人们看好的是一种有中空管状结构的材料——碳纳米管。
诺贝尔化学奖获得者Smalley曾经说过:“碳纳米管将是一种价格便宜、环境友好并且为人类创造奇迹的新材料。
”自从1991年,纳米碳管(CarbonNanotubes,CNTs)被日本电气公司(NEC)的饭岛澄男博士发现以来,以其所具有的很高的韧性、极强的导电性、优良的场发射性能、良好的金属性和半导体性等奇特的物理和化学性能被科学家称为未来的“超级纤维”。
这一切吸引着全世界的科学家对其如痴如醉的研究。
目前,利用纳米碳管的场发射特性制造的平面显示器件已经接近实用。
利用纳米碳管的半导体特性研制新型电子器件的工作正全面展开。
利用纳米碳管的机械性能织造的高强度纤维,已经装备了美国伞兵部队。
利用碳纳米管来进行生物测定的应用正在取得快速进展。
利用纳米碳管的吸附特性,制备储能物质,最终解决能源危机和环境污染问题,是各国政府都在下大本钱在做的事情。
与其它分析方法相比,电化学传感器具有便携、成本低、灵敏度高、稳定性良好等优点。
碳纳米管是制备修饰电极和电化学传感器的优良材料,因为碳纳米管是一种纳米材料,利用纳米材料对电极表面进行修饰时,除了可将材料本身的物化特性引入电极界面外,同时也会由于纳米材料的小粒径、大比表面积效应,使得粒子表面带有较多的功能基团而对某些物质的电化学行为产生特有的催化效应,表现为降低氧化过电势、增加峰电流、改善分析性能、提高方法选择性和灵敏度。
目前对碳纳米管的合成、进一步的修饰改性以及对碳纳米管修饰电极的预处理、制作工艺的改进均有很大的空间。
本文从分析的角度总结了碳纳米管的制备、纯化、修饰及其在电分析化学领域的研究情况。
碳纳米管修饰电极在电化学传感器中的应用研究的开题报告题目:碳纳米管修饰电极在电化学传感器中的应用研究一、研究背景电化学传感器是一种通过测量电化学反应和电位变化来检测目标分子或化学物质的传感器。
由于其高灵敏度、实时性和可重复性等特点,电化学传感器在环境监测、生物医学、食品安全等领域得到广泛应用。
碳纳米管是一种具有优异电化学性质的材料,其表面积大、导电性能好、机械强度高等特点使其成为电化学传感器中理想的材料之一。
将碳纳米管修饰在电极表面可以提高电化学反应的灵敏度,并且可以实现对目标物质的高效识别和测定。
二、研究内容本文的主要研究内容包括:1. 制备碳纳米管修饰电极:采用化学气相沉积法制备碳纳米管,将其在电极表面进行修饰,制备出碳纳米管修饰电极。
2. 研究碳纳米管修饰电极的电化学性质:利用循环伏安法和电化学阻抗谱等电化学手段,研究碳纳米管修饰电极的电化学响应特性和传感性能。
3. 测试碳纳米管修饰电极在电化学传感器中的应用:以重金属离子为例,测试碳纳米管修饰电极的响应灵敏度、选择性、抗干扰性等性能指标,在电化学传感器中的实际应用中验证其可行性和可靠性。
三、研究意义和创新性本研究在以下方面具有研究意义和创新性:1. 通过制备碳纳米管修饰电极,提高电化学传感器检测目标分子的灵敏度和选择性。
2. 利用循环伏安法和电化学阻抗谱等电化学手段,深度研究碳纳米管修饰电极的电化学性质和传感性能。
3. 针对当前环境监测、生物医学、食品安全等领域的需求,以重金属离子为例,验证碳纳米管修饰电极在电化学传感器中的实际应用价值。
四、研究方法和技术路线本研究采用以下方法和技术路线:1. 制备碳纳米管修饰电极:采用化学气相沉积法制备碳纳米管,将其在电极表面进行修饰,制备出碳纳米管修饰电极。
2. 研究碳纳米管修饰电极的电化学性质:采用循环伏安法和电化学阻抗谱等电化学手段,研究碳纳米管修饰电极的表面形态、电化学响应特性等性质。
3. 测试碳纳米管修饰电极在电化学传感器中的应用:以重金属离子为例,测试碳纳米管修饰电极的响应灵敏度、选择性、抗干扰性等性能指标,在电化学传感器中的实际应用中验证其可行性和可靠性。
静电喷射碳纳米管增强碳纤维的研究的开题报告
一、研究背景:
碳纤维是在高温环境下由聚丙烯腈等聚合物经过纵向拉伸和碳化处
理而成的一种高强度、高模量、耐高温的复合材料。
由于其良好的力学
性能、优秀的化学稳定性和轻质化特性,在航空航天、汽车、能源等领
域得到了广泛应用。
然而,碳纤维的力学性能还有提升的空间,而纳米
材料的引入提供了一种有效的思路。
碳纳米管是一种较为理想的纳米增
强材料,其在机械强度、电导率、热导率等方面都表现出卓越的性能,
与碳纤维复合可以获得更高的力学性能。
二、研究内容:
本研究旨在通过静电喷射技术将碳纳米管导入到碳纤维表面,达到
增强碳纤维的目的。
具体研究内容包括以下几个方面:
1. 碳纤维表面处理:通过化学或物理方法对碳纤维表面进行预处理,提高静电喷射的效果和碳纳米管的黏附性质。
2. 碳纳米管静电喷射:采用静电喷射技术将碳纳米管均匀地覆盖在
碳纤维表面,控制静电喷射的条件,如电压、电流、喷嘴距离等参数,
保证碳纳米管在碳纤维表面分布均匀。
3. 碳纤维复合材料的制备:采用涂敷或树脂浸渍等方法将增强后的
碳纤维制备成复合材料,比较不同制备方法对力学性能的影响。
4. 碳纤维复合材料力学性能测试:分别对不同制备方法的碳纤维复
合材料进行拉伸和弯曲等力学性能测试,评估碳纳米管增强后的性能优势。
三、研究意义:
本研究通过将碳纳米管导入到碳纤维表面,提高了碳纤维复合材料
的力学性能,增加了其在各个领域的应用范围。
同时,探究碳纳米管静
电喷射及其与碳纤维的复合机制,可以拓展纳米增强复合材料的研究方向,积累相关技术经验。
化学分析计量CHEMICAL ANALYSIS AND METERAGE第27卷,第1期2018年1月V ol. 27,No. 1Jan. 201823doi:10.3969/j.issn.1008–6145.2018.01.006碳纳米管修饰玻碳电极循环伏安法测定醋酸地塞米松雷紫莹1,黄芹芹1,周清2,潘育方1(1.广东药科大学医药化工学院,广东中山 528458; 2.广东药科大学药学院,广州 510006)摘要 建立了碳纳米管修饰玻碳电极循环伏安法测定醋酸地塞米松的方法。
在pH 值为 2.2的邻苯二甲酸氢钾–盐酸(KHP–HCl)缓冲溶液中,以经过1 mg /mL 碳纳米管(CNTs)修饰的玻碳电极(GCE)为工作电极,采用循环伏安法扫描试样溶液,记录扫描图谱的峰电位和峰电流。
醋酸地塞米松在0.85 V 附近呈现较明显的氧化峰且浓度在8×10–6~7×10–4 mol /L 范围内与峰电流呈良好的线性关系,相关系数为0.999 0,检出限为3.3×10–7 mol /L 。
用该方法测定护肤品中醋酸地塞米松的含量,在干扰物质共存的情况下的回收率为87.5%~116.3%,测定结果的相对标准偏差为1.8%~3.9%(n =5)。
CNTs–GCE 对醋酸地塞米松有较好的电化学响应,灵敏度较高,可应用于化妆品、药品中醋酸地塞米松的测定。
关键词 醋酸地塞米松;玻碳电极;电化学;循环伏安法中图分类号:O657.1 文献标识码:A 文章编号:1008–6145(2018)01–0023–04Determination of dexamethasone acetate by carbon nanotubes modified glassycarbon electrode–cyclic voltammetryLEI Ziying 1,HUANG Qinqin 1,ZHOU Qing 2,PAN Yufang 1(1. Department of Chemistry and Chemical Engineering Guangdong Pharmaceutical University ,Zhongshan 528458,China ;2. Department of Pharmacy GuangDong Pharmaceutical University ,Guangzhou 510006,China)Abstract The method for determination of dexamethasone acetate by carbon nanotubes modified glassy carbon electrode–cyclic voltammetry was established. In potassium acid phthalate–hydrochloric acid buffer solution (pH 2.2), a glassy carbon electrode which was modified by 1 mg /mL carbon nanotubes was used as working electrode, the solution was scanned by using cyclic voltammetry and the peak potential and current were recorded. Dexamethasone acetate showed a oxidation peak at 0.85 V ,the peak current and concentration of dexamethasone acetate in the range of 8×10–6–7×10–4 mol /L showed a good linear relationship with correlation coefficient of 0.999 0 and the detection limit was 3.3×10–7 mol /L. This method was applied to determine dexamethasone acetate in face toner with the recoveries of 87.5%–116.3%,the relative standard deviation of determination results was 1.8%–3.9%(n =5) under the presence of interfering substances. The carbon nanotubes modified glassy carbon electrode show good response and high sensitivity for dexamethasone acetate, which could be applied to determination of dexamethasone acetate in cosmetics and pharmaceuticals.Keywords dexamethasone acetate; glassy carbon electrode; electrochemistry; cyclic voltammetry醋酸地塞米松为白色或类白色结晶或结晶性粉末,是一种肾上腺皮质激素药,具有抗炎、抗过敏,免疫抑制等作用,是临床应用较多的一类药物[1],在化妆品中属于禁用成分[2–3]。
碳纳米管修饰电极在生物及药物分析中的应用的开题报告
一、选题背景
随着生物及药物分析技术的飞速发展,对高灵敏、高选择性、高响应速度和稳定性的传感器需求日益增加。
由于碳纳米管具有高比表面积、良好的电导性、优异的化学稳定性和生物相容性等优点,因此被广泛应用于电化学传感器的制备中。
在碳纳米管修饰电极上,通过改变碳纳米管表面的化学性质,可以增强生物样品与电极之间的相互作用力,提高传感器的灵敏度和选择性,从而使得碳纳米管修饰电极成为当前最热门的研究热点之一。
二、选题内容
本文拟主要就碳纳米管修饰电极在生物及药物分析中的应用进行阐述,主要内容包括:
1. 碳纳米管修饰电极的制备方法:通过不同的制备方法,可以改变碳纳米管修饰电极的性质和性能。
2. 碳纳米管修饰电极的应用于生物及药物分析:碳纳米管修饰电极在蛋白质、核酸、细胞和药物等方面的应用,以及其在生物及药物分析中的优点与缺点。
3. 碳纳米管修饰电极在定量分析中的应用:碳纳米管修饰电极在定量分析中的精度和灵敏度,以及如何调节电极中的碳纳米管含量来控制电极的性能。
4. 碳纳米管修饰电极的未来发展:碳纳米管修饰电极面临的挑战和未来的发展方向。
三、选题意义
碳纳米管修饰电极作为一种新型传感器,具有很高的应用价值。
随着科技的不断进步,碳纳米管修饰电极在生物及药物分析领域中的应用前景将越来越广阔,对提高传感器的灵敏度和选择性将起到重要的作用。
本文的研究对于深入了解碳纳米管修饰电极在生物及药物分析中的应用及其未来发展具有一定的指导意义。
纳米银-多壁碳纳米管修饰玻碳电极用于微分脉冲伏安法测定水中氯离子杨平华;陈小艳【期刊名称】《理化检验-化学分册》【年(卷),期】2011(047)003【摘要】用化学镀方法制备了纳米银覆盖多壁碳纳米管的复合材料,将其分散在水中配成1.0 g·L(-1)的悬浮液并滴涂在玻碳电极表面,制得纳米银-多壁碳纳米管修饰电极(nano Ag/MWCNT's/GCE).用循环伏安法研究了在pH 6.0的磷酸盐支持电解质中,在-0.60-1.0 V(vs.SCE)电位范围内,氯离子在nano Ag/MWCNT's/GCE上的电化学行为,结果表明:在氮气氛围中,修饰电极的氧化峰和还原峰分别位于0.19 V 和-0.20 V电位处;随着氯离子浓度的增加,修饰电极的氧化峰电流降低,氯离子浓度在8.0×10(-3)~0.1 molL(-1)之间与微分脉冲氧化峰电流的降低值呈线性关系.提出了用微分脉冲伏安法测定氯离子的方法,修饰电极用于自来水中氯离子的测定,回收率在98.5%~100.3%之间.【总页数】4页(P323-326)【作者】杨平华;陈小艳【作者单位】九江学院化学化工学院,九江,332005;九江学院化学化工学院,九江,332005【正文语种】中文【中图分类】O657.1【相关文献】1.多壁碳纳米管修饰玻碳电极的循环伏安法测定水中微量偏二甲肼 [J], 胡黎明;刘祥萱;张浪浪2.聚乙烯基吡咯烷酮-多壁碳纳米管复合修饰玻碳电极用于差分脉冲伏安法测定抗坏血酸 [J], 曹震;徐国财;甘颖;李欣3.铂/多壁碳纳米管修饰玻碳电极用于微分脉冲伏安法测定左旋多巴 [J], 李利军;程龙军;蔡卓;程昊;蓝苏梅;郭晓菲4.羧基化多壁碳纳米管-Nafion修饰玻碳电极差分脉冲阳极伏安法测定痕量镉 [J], 马伟光;杨铁金5.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) [J], 齐蕾;齐同喜因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
单壁碳纳米管Nafion复合膜修饰玻碳电极用于示差脉冲伏安法测定多巴胺欧陵斌;韩立路;柏杨【期刊名称】《理化检验-化学分册》【年(卷),期】2011(047)002【摘要】将单壁碳纳米管(SWCNT's)分散在5%(质量分数)的Nafion溶液中并滴涂在玻碳电极表面,红外灯烘干后,制得了SWCNT's/Nafion修饰电极.采用循环伏安法研究了多巴胺在修饰电极上的电化学行为.结果表明,多巴胺在该修饰电极上出现了一对氧化还原峰,其氧化峰峰电位(Epa)为0.408 V(对Ag/AgCl电极,下同),还原峰峰电位(Epc)为0.335 V,且其峰电流与裸玻碳电极比较增大50倍.据此提出了用示差脉冲伏安法测定多巴胺的方法.多巴胺的浓度在120 μmol·L-1以内与对应的氧化峰电流呈线性关系,检出限(3S/N)为0.2 μmol·L-1.修饰电极用于多巴胺注射液中多巴胺的测定,测定值与标示值相符,加标回收率在96.2%~101.0%之间.【总页数】4页(P223-226)【作者】欧陵斌;韩立路;柏杨【作者单位】永州职业技术学院,永州,425006;永州职业技术学院,永州,425006;九江学院,化学化工学院,九江,332005【正文语种】中文【中图分类】O657.1【相关文献】1.Nafion-Au-Nafion修饰玻碳电极循环伏安法测定莱克多巴胺 [J], 张洪才;刘晓芳;翁芝莹;刘国艳;柴春彦2.以聚(3-己基噻吩)-石墨烯-Nafion修饰的玻碳电极为工作电极示差脉冲伏安法测定细颗粒物PM2.5中铅的含量 [J], 金党琴;龚爱琴;丁邦东;周慧;田连生;韩磊;黄文江3.金纳米管阵列修饰玻碳电极用于示差脉冲伏安法测定多巴胺 [J], 徐国良;李羚;杨光明4.氧化锌纳米簇-金纳米颗粒-壳聚糖复合膜修饰电极用于示差脉冲伏安法测定吗啡[J], 陶满兰;谢宗元;罗娟娟;陈雅倩;华梅;杨云慧5.纳米修饰玻碳电极阳极示差脉冲伏安法测定盐酸异丙嗪 [J], 刘娜;胡效亚;王赤贞胤;郭荣因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
碳纳米管修饰玻碳电极方波伏安阳极溶出法测定痕量铅
姜冉;狄晓威
【期刊名称】《冶金分析》
【年(卷),期】2007(027)003
【摘要】研究了以碳纳米管(CNT)修饰的玻碳电极为工作电极,经吸附富集、交换介质后,方波溶出伏安法测定微量铅.讨论了吸附溶出机理,对富集时间、铅的浓度、支持电解质、样品溶液pH值及部分干扰离子等进行试验,并对含铅水样进行测定.试验发现,用羧基化的碳纳米管修饰的玻碳电极作为工作电极,对铅离子吸附的灵敏度较高.从富集电位正向扫描至0 V,铅在-0.544 V处产生一个灵敏的阳极溶出峰,峰电流(Ip)与Pb2+浓度在1.0×10-7~1.0×10-5mol/L范围内呈良好的线性关系.富集1 h后,检出限为可达1.0×10-8 mol/L,应用该电极测定水样中微量铅,回收率为92%~102%.
【总页数】4页(P25-28)
【作者】姜冉;狄晓威
【作者单位】内蒙古大学化学化工学院,内蒙古呼和浩特,010021;内蒙古大学化学化工学院,内蒙古呼和浩特,010021
【正文语种】中文
【中图分类】O657.14
【相关文献】
1.羧基化多壁碳纳米管-Nafion修饰玻碳电极差分脉冲阳极伏安法测定痕量镉 [J], 马伟光;杨铁金
2.双硫腙修饰玻碳电极阳极溶出伏安法测定痕量镉和铅 [J], 黄文胜;杨春海;张升辉
3.金电极阳极溶出方波伏安法测定痕量铬 [J], 张柳杨;方怀防
4.阳极溶出方波伏安法测定食醋的痕量铅 [J], 范大和;严金龙;等
5.阳极溶出方波伏安法测定水体中的铅离子 [J], 王兴磊;闫秀玲;何晓燕
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碳纳米管纤维在电化学上的应用英文回答:Carbon nanotube fibers (CNFs) have attractedsignificant interest in the field of electrochemistry due to their unique properties, including high electrical conductivity, large surface area, and excellent mechanical strength. These properties make CNFs promising candidates for a variety of electrochemical applications, such as:Electrodes for Energy Storage Devices: CNFs can be used as electrodes in supercapacitors and batteries due to their high surface area, which provides numerous active sites for electrochemical reactions. The porous structure of CNFs allows for efficient electrolyte penetration and ion transport, resulting in improved capacitance and power density.Fuel Cells: CNFs are employed as catalysts in fuelcells due to their high electrical conductivity and largesurface area. They facilitate the electrochemical reactions that occur in fuel cells, enabling efficient conversion of fuel into electricity.Biosensors: CNFs are utilized in biosensors because their large surface area can accommodate high densities of biomolecules, such as enzymes or antibodies. The electrical conductivity of CNFs allows for efficient signal transduction, making them suitable for sensitive and selective detection of analytes.Electrochemical Sensors: CNFs are used in electrochemical sensors as sensing elements due to their high sensitivity and selectivity. They can befunctionalized with specific ligands or molecules to enable selective detection of target analytes in various environments.中文回答:碳纳米管纤维在电化学上的应用:碳纳米管纤维(CNF)由于其独特的特性,如高电导率、大表面积和优异的机械强度,在电化学领域引起了广泛关注。
碳纳米管传感器中的电化学知识及应用摘要:本文对碳纳米管的发现,碳纳米管电极的制备以及其电化学检测方法进行了文献综述。
首先介绍了碳纳米管的发现以及其优异的电化学性能在电极应用中的优势,之后简要列举了制备碳纳米管电极的几种常见方法,最后介绍了碳纳米管电极的电化学检测手段。
关键字:碳纳米管电化学电极文献综述1.碳纳米管的发现及应用1991年11月,日本Sumio Iijima[1]在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时,意外发现了碳纳米管。
此次发现的碳纳米管最少由两层石墨烯卷曲而成,因此称之为多壁碳纳米管(Multi-Walled Carbon Nanotubes, MWCNTs)。
碳纳米管用作传感器电极材料时, 不仅可将纳米材料本身的物理、化学特性引入传感器, 还具有碳纳米管独特的优异性能:比表面积大、表面活性高、催化效率高、表面带有较多的功能基团等, 能提高生物识别分子的固定效率, 是一种理想的电极材料。
因此, 将碳纳米管应用到修饰电极、传感器领域具有广阔的应用前景。
2.碳纳米管电极的制备方法[2]2.1电弧蒸发法在真空反应器中充以一定压力的惰性气体或氢气,采用较粗大的石墨棒为阴极,细石墨棒为阳极,在电弧放电的过程中阳极石墨不断被消耗同时在石墨阴极上沉积出含有碳纳米管的产物。
2.2激光蒸发法该法不仅仅是发现C60的方法,也是合成碳纳米管的一种重要方法。
激光蒸发法可以生产高纯度,高结晶度的单壁碳纳米管。
2.3化学气相沉积法这是使含碳气体在一定温度下在管式炉中通入气源,在过渡金属催化剂作用下进行催化分解制备碳纳米管的一种方法。
包括等离子CVD法,热丝CVD,燃烧火焰法和综合法等等。
与电弧蒸发法和激光蒸发法相比较,化学气相沉积法具有可控性更强,利用化学气相沉积法可以合成各种特殊形貌的碳纳米管,如碳纳米管组成的图案、垂直或者平行于基底的碳纳米管阵列等等。
3.碳纳米管电极的电化学检测3.1检测装置[3]为了能够确定电极反应时的电极电位,需在二电极系统的基础上再加上一个已知反应的第三根电极,该系统称为三电极体系。
碳纳米管修饰碳纤维组合超微电极在示波滴定分析中的应用徐辉李小红张经纬张治军*刘快之(河南大学特种功能材料重点实验室,开封475001)摘要:研制出碳纳米管修饰碳纤维组合超微电极,考察了该电极的表面形貌、电化学特性和用作示波滴定分析的性能。
在含有Cu2+的不同底液中的示波图形中都呈现出敏锐的切口。
用于润滑油中纳米铜含量的分析测定,得到满意的结果。
关键词:超微电极,碳纳米管,示波滴定分析,铜纳米材料,润滑油中图分类号:O 657.1 文献标志码:A 文章编号:Ensembles of Carbon Fiber Ultra-microelectrode Modified With Carbon nanotubes and its Application in the Oscillographic TitrationXU Hui ,LI Xiao-hong, ZHANG Jing-wei , ZHANG Zhi-jun*, LIU Kuai-zhi(Lab for Special Functional Materials, Henan University, Kaifeng, 475001,China)Abstract :An ensembles of Carbon Fiber Ultra-microelectrode Modified With carbon nanotubes(EUME-CNTS) has been constructed based on a thin carbon nanotubes films which was coated surfaces of carbon fibers of Ultra-microelectrode. SEM micrographs illustrated the images of carbon nanotubes on the carbon fiber surface. The electrochemical characteristics of the EUME-CNTS has been investigated by cyclic voltammogram and the Oscillogram. The electrode was used in lubricants nano-copper titration and satisfactory results were obtained.Key words:Ultra-microelectrode ,carbon nanotubes , Oscillographic Titration analysis, copper nanomaterials,lubricating-oil在电化学或电分析化学中,一维尺寸为毫米级的电极称为常规微电极;一维尺寸为微米或纳米级的电极称为超微电极。
工作简报单壁碳纳米管Nafion复合膜修饰玻碳电极用于示差脉冲伏安法测定多巴胺欧陵斌1,韩立路1,柏杨2(1.永州职业技术学院,永州425006; 2.九江学院化学化工学院,九江332005)摘要:将单壁碳纳米管(SWCN T c s)分散在5%(质量分数)的Nafio n溶液中并滴涂在玻碳电极表面,红外灯烘干后,制得了SWCNT c s/Nafion修饰电极。
采用循环伏安法研究了多巴胺在修饰电极上的电化学行为。
结果表明,多巴胺在该修饰电极上出现了一对氧化还原峰,其氧化峰峰电位(E p a)为0.408V(对Ag/Ag Cl电极,下同),还原峰峰电位(E pc)为0.335V,且其峰电流与裸玻碳电极比较增大50倍。
据此提出了用示差脉冲伏安法测定多巴胺的方法。
多巴胺的浓度在120L mol#L-1以内与对应的氧化峰电流呈线性关系,检出限(3S/N)为0.2L mo l#L-1。
修饰电极用于多巴胺注射液中多巴胺的测定,测定值与标示值相符,加标回收率在96.2%~101.0%之间。
关键词:单壁碳纳米管;修饰玻碳电极;多巴胺中图分类号:O657.1文献标志码:A文章编号:1001-4020(2011)02-0223-04Use of SWCNT c s Nafion Composite Film Modified Glassy Carbon Electrode in Differential Pulse Voltammetric Determination of DopamineOU Ling-bin1,HAN L-i lu1,BO Yang2(1.Yo ngz hou T echo-v ocational Colleg e,Y ongz hou425006,China;2.D ep t.of Chem.and Chem.Eng.,J iuj iang College,J iuJ iang332005,China)Abstract:T o pr epar e single-wall carbon nanotubes,nafio n composite film mo dif ied glassy car bo n electr ode (designated abbreviately as SW CNT c s/N afion/G CE),a dispersion of SW CNT c s in5%(w%)N afion solut ion w as added dro pw ise onto the surface of GCE,and dr ied by infr ared radiation.Elect rochemical behavior of t he mo dified electro de w as studied by cyclic vo ltammet ry.I t w as found that a pair of redox peaks g iven by dopamine w as obser ved at the SWCN T c s/Nafion/GCE w ith v alues o f E pa of0.408V(v s.A g/A gCl elect rode)and E pc o f0.335V and that the mag nitade of peak curr ent w as enhanced by50times as co mpa red with the ba re G CE.Based on these finding s,a selective method for determination o f do pamine by differential pulsed v olt ammet ry w as pr oposed.L inear relat ionship betw een v alues o f peak cur rent of ox idatio n peak and co ncentration o f do pamine w as o btained in the range w ithin120L mo l#L-1,w ith detect ion limit(3S/N)of0.2L mol#L-1.T he pro po sed metho d w as used in the determination of dopamine in injection samples,g iving results in consist ency with the labeled va lues.Recov ery of the metho d w as test ed by standar d additio n method,and v alues o f recov ery fo und were in the rang e o f96.2%-101.0%.Keywords:Sing le-w all carbon nano tubes;M o dif ied g lass carbon electr ode;Dopamine多巴胺是一种存在于神经组织和体液中的儿茶收稿日期:2009-12-27作者简介:欧陵斌(1980-),女,湖南永州人,讲师,硕士,主要从事生物化学检验工作。
碳纳米管修饰电极对几种电活性物质的电化学研究的开题报告一、研究背景和意义近年来,碳纳米管作为一种新型的纳米材料,因其高比表面积、良好的导电性和化学活性而引起了广泛的关注。
在电化学研究中,将碳纳米管修饰在电极表面能够显著提高电极的灵敏度和稳定性,从而实现对电活性物质的灵敏检测和定量分析。
因此,碳纳米管修饰电极在生物传感、环境监测、化学分析等领域具有广阔的应用前景。
二、研究目的和内容本研究旨在探究碳纳米管修饰电极对几种电活性物质的电化学性质,并研究其在电化学分析中的应用。
具体研究内容如下:1.制备碳纳米管修饰电极并进行表征。
包括采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、红外光谱等分析手段对电极表面的形貌、结构和成分进行表征。
2.研究碳纳米管修饰电极对硫代硫酸钠、硫酸铜、硫酸亚铁等电活性物质的电化学响应。
通过循环伏安、恒电位等电化学方法,探究电极修饰对电活性物质的电流响应及其电化学反应机理。
3.建立碳纳米管修饰电极的电化学分析方法,并对样品进行定量分析。
通过建立标准曲线,根据电流响应的差异实现对电活性物质的定量分析。
三、研究方法和流程1.制备碳纳米管修饰电极。
采用原位化学沉积法制备碳纳米管修饰电极,并通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、红外光谱等手段表征电极表面的形貌、结构和成分。
2.电化学测试。
采用循环伏安、恒电位等电化学方法,研究碳纳米管修饰电极对电活性物质的电化学响应及其电化学反应机理。
3.建立电化学分析方法。
根据电极修饰后的电流响应差异,建立标准曲线,计算样品中电活性物质的浓度。
四、研究预期结果1.成功制备出碳纳米管修饰电极并进行表征。
2.研究碳纳米管修饰电极对硫代硫酸钠、硫酸铜、硫酸亚铁等电活性物质的电化学响应及其电化学反应机理。
3.建立碳纳米管修饰电极的电化学分析方法,并实现对电活性物质的定量分析。
五、研究意义1.为碳纳米管修饰电极在电化学分析中的应用提供了一种新的研究方法。
2.深入探究了碳纳米管修饰电极对电化学响应的影响机制,为该材料在电化学领域的应用提供了理论依据。
碳纳米管修饰碳纤维组合超微电极在示波滴定分析中的应用徐辉李小红张经纬张治军*刘快之(河南大学特种功能材料重点实验室,开封475001)摘要:研制出碳纳米管修饰碳纤维组合超微电极,考察了该电极的表面形貌、电化学特性和用作示波滴定分析的性能。
在含有Cu2+的不同底液中的示波图形中都呈现出敏锐的切口。
用于润滑油中纳米铜含量的分析测定,得到满意的结果。
关键词:超微电极,碳纳米管,示波滴定分析,铜纳米材料,润滑油中图分类号:O 657.1 文献标志码:A 文章编号:Ensembles of Carbon Fiber Ultra-microelectrode Modified With Carbon nanotubes and its Application in the Oscillographic TitrationXU Hui ,LI Xiao-hong, ZHANG Jing-wei , ZHANG Zhi-jun*, LIU Kuai-zhi(Lab for Special Functional Materials, Henan University, Kaifeng, 475001,China)Abstract :An ensembles of Carbon Fiber Ultra-microelectrode Modified With carbon nanotubes(EUME-CNTS) has been constructed based on a thin carbon nanotubes films which was coated surfaces of carbon fibers of Ultra-microelectrode. SEM micrographs illustrated the images of carbon nanotubes on the carbon fiber surface. The electrochemical characteristics of the EUME-CNTS has been investigated by cyclic voltammogram and the Oscillogram. The electrode was used in lubricants nano-copper titration and satisfactory results were obtained.Key words:Ultra-microelectrode ,carbon nanotubes , Oscillographic Titration analysis, copper nanomaterials,lubricating-oil在电化学或电分析化学中,一维尺寸为毫米级的电极称为常规微电极;一维尺寸为微米或纳米级的电极称为超微电极。
当电极的一维尺寸从毫米级降至微米和纳米级时,表现出许多不同于常规电极的优良的电化学特性。
如传质速率大,电流密度高,响应速度快等。
因此,超微电极电化学的应用已渗入到许多高科技领域 [1-4]。
示波电位滴定所使用的工作电极是常规微电极,用超微电极作为工作电极进行示波滴定的研究未见报道。
示波滴定法通常是依据滴定过程中示波图上切口的变化来指示滴定终点的,所以切口变化灵敏和准确与否对滴定分析非常重要。
切口变化是否灵敏与电极的极化和去极化、传质速率、响应速度等因素有关[5-7]。
显然,超微电极的电化学特性有利于切口的敏锐变化,如果将碳纳米管修饰在碳纤维超微电极上,会表现出十分稳定的电化学行为[8]。
本文将碳纳米管修饰在多根碳纤维上,制成组合超微电极(EUME-CNTS),研究了该电极的电化学性质和作为示波滴定分析的功能。
实验表明与常规电极相比,该电极切口明显、灵敏,滴定终点变化敏锐。
曾将该电极用于润滑油中纳米铜含量的测定。
由于铜离子有较深的颜色以及纳米材料所存在有机修饰剂,使指示剂指示终点受到干扰,采用示波滴定方法进行测定,克服了不能用指示剂指示终点的缺点。
通过样品测定,得到了满意的结果。
收稿日期:作者简介:徐辉(1981- ),女,山东新泰人,硕士,研究方向:电分析化学*通讯联系人,E-mail: lkuaiz@1 实验部分1.1 仪器与试剂CHI660电化学工作站(美国CHI仪器公司);JEM-2010型透射电子显微镜;JSM-5600LV 型扫描电镜(日本);LS-1A交流示波极谱滴定仪(山东电讯七厂); PHS-3C型酸度计(上海雷磁三厂)。
碳纳米管(清华大学机械系);碳纤维(直径 7 μm,英国 Goodfellow 公司);0.01 mol/L 铜标准溶液;0.01 mol/L EDTA标准溶液;NH3-NH4Cl缓冲溶液(pH=10),所用试剂均为二级以上,所用水为二次蒸馏水。
1.2 碳纳米管修饰碳纤维组合超微电极(EUME-CNTS)的制作将碳纤维依次用丙酮-水-浓硫酸-水-浓盐酸-水浸洗各5 min,再用超声波清洗,空气中自然凉干备用。
取3 mg纯化的碳纳米管加入10 mL十二烷基磺酸钠(SDS)胶束溶液中,超声分散,得到黑色悬浮液。
将处理过的碳纤维平放在清洁的玻璃板上,取10 μL碳纳米管悬浮液滴加到碳纤维的一端,使该端全浸在悬浮液中,晾干,在红外灯下烘一定的时间。
选择5根处理好的碳纤维,按一定间距排列粘附在一段透明胶带上,使修饰过的一端超出胶带边缘2 mm,纤维另一端与铜导线相连接,然后将该胶带粘有碳纤维的一面紧贴在玻璃棒的表面,用环氧树脂将端面封好,于烘箱内固化2小时备用。
如图1所示。
图1 碳纤维组合超微电极结构示意图: 1 导线;2 胶带;3 玻璃棒;4 树脂;5 碳纤维Fig. 1 The structural representation of ultra-microelectrode combined by carbon fiber:1 conducting wire; 2 adhesive tape; 3 Glass rod; 4 epoxide resin; 5 Carbon fiber1.3 试验方法准确吸取Cu2+标准溶液5.00 mL置于100 mL烧杯中,加适量NH3-NH4Cl缓冲溶液10 mL,用水稀释至50 mL,摇匀。
加热到50-60℃,插入EUME-CNTS电极和参比电极,在电磁搅拌下用0.01 mol/LEDTA标准溶液滴定到示波图上的切口消失。
2 结果与讨论2.1 修饰电极的物理表征图2a是碳纳米管的形貌图,可以清楚地看到碳纳米管是经纯化过的,是均匀的,直径为10-20纳米,长度为若干微米。
图2b表明碳纤维的表面是平滑的。
图2c表示由碳纳米管修饰的碳纤维表面,其亮点为碳纳米管。
2.2 EUME-CNTS的电化学表征图3是EUME-CNTS在2×10-4mol/LK3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6及0.2mol/LKCl溶液中得到的循环伏安曲线,在0.43V和0.29V分别出现一个氧化峰和还原峰,峰电流随着电压扫速增加而显著增高。
氧化峰的峰电位正移,还原峰的峰电位负移,这是由于IR 降影响所致,这个结果与文献中关于超微柱电极的电化学特征相符[1]。
图2碳纳米管的电镜照片(a );碳纤维的扫描电镜照片(b );碳纳米管修饰碳纤维的扫描电镜照片(c ) Fig. 2 TEM images of the CNTS (a); SEM images of carbon fiber (b); and surface of carbon fiber modified by CNTS (c)图3 K 3Fe(CN)6/K 4Fe(CN)6在EUME-CNTS 上不同扫速下的循环伏安曲线Fig. 3 Cyclic voltammogram of K 3Fe (CN)6/K 4Fe(CN)6 on EUME-CNTS in 0.2mol /L KCl. Scan rate: (a) 100mv/s (b) 5mv/s (c) 1mv/s2.3 EUME-CNTS 在不同底液中的示波曲线当用 EUME-CNTS 测定Cu 2+时,在不同的底液中都有敏锐的切口(图4),可用于指示滴定终点。
底液的化学组成对波形有一定的影响。
SCN -1存在时,示波图上呈现上下两个切口,具有一定的可逆性,Br -1的存在使切口可逆性稍有变化,在酸性介质中变化较大。
a b c da bc图4 EUME-CNTS在不同底液中的示波曲线Fig. 4 EUME-CNTS in different solution at the end of the Oscillographic curvea.0.2 mol/L NH3 -NH4Cl缓冲溶液(pH=10)中b.0.2 mol/L NH3-NH4Cl缓冲溶液(pH=10),0.4 mol/L KBr中c.0.2 mol/L H2SO4-0.02 mol/L KBr中d.0.01 mol/L EDTA滴定0.01 mol/L Cu2+时的终点2.4 EDTA标准溶液滴定Cu2+时的切口变化当用0.01 mol/LEDTA滴定0.01 mol/L Cu2+溶液时,终点前示波曲线如(a)所示,具有明显敏锐的切口,阳极支与阴极支切口近于可逆。
当滴定终点时切口敏锐消失,如曲线(d)所示。
2.5 酸度影响取5.00 mLCu2+标准溶液,置于0.2 mol/L NH3 -NH4Cl缓冲溶液中,改变不同的酸度,以EUME-CNTS为工作电极,考查pH为2,4,6,8,10时对示波图形的影响。
结果表明,当pH=10时,切口明显、灵敏、稳定。
所以工作电极选择pH=10时为滴定的酸度。
2.6 共存元素的影响由添加铜纳米材料制成的润滑油中,主要的共存元素的量都较少,可能存在的干扰元素有Zn2+、Pb2+、Sn2+、Fe3+、Al3+等分析这些离子共存时的干扰。
结果表明,在5ml容积中,测定3.2mg铜离子。
下列离子(以mg计):Zn2+(2.3)、Pb2+(31.3)、Sn2+(11.3)、Fe3+(4.2)、Al3+(36.4)不干扰铜离子的测定。
超过允许量的Fe3+、Al3+等用NaF掩蔽,大量Zn2+、Pb2+等采用混合铵盐使Zn2+、Pb2+等共沉淀而被分离。
2.7 滴定温度的影响用标准溶液滴定铜离子时,如果温度较低则终点出现较迟钝,当温度适当提高时,切口出现变敏锐,试验表明,溶液温度50-60℃为宜。
2.8 标准回收试验移取一定量的铜标准溶液,按试验方法对铜进行滴定,其回收率为98.00%-100.40%,在相同条件下,用常规电极实验,回收率为98.00%-100.40%,这是由于常规电极变化不够敏锐所致,表1从表中数据可知,本方法是准确可靠的。