碳纳米管修饰电极的制备及其电化学敏感性研究
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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。
碳纳米管修饰电极
碳纳米管修饰电极是一种新型的电极材料,它具有优异的电化学性能,可以提高电极的电化学性能,并且具有良好的耐腐蚀性和稳定性。
碳纳米管修饰电极的制备方法有多种,其中最常用的是化学气相沉积法(CVD)。
在CVD过程中,碳纳米管会被沉积在电极表面,形成一层碳纳米管修饰层,从而改善电极的电化学性能。
碳纳米管修饰电极具有优异的电化学性能,可以提高电极的电化学反应速率,提高电极的电流密度,减少电极的极化,提高电极的稳定性,并且具有良好的耐腐蚀性。
此外,碳纳米管修饰电极还具有良好的电磁屏蔽性能,可以有效抑制电磁波的传播,从而提高电极的稳定性。
碳纳米管修饰电极的应用非常广泛,可以用于电化学传感器、电池、电容器、电极反应器等。
它可以提高电极的电化学性能,提高电极的稳定性,抑制电磁波的传播,提高电极的耐腐蚀性,从而更好地满足电极的应用需求。
综上所述,碳纳米管修饰电极具有优异的电化学性能,可以提高电极的电化学反应速率,提高电极的电流密度,减少电极的极化,提高电极的稳定性,并且具有良好的耐腐蚀性和电磁屏蔽性能,因此,碳纳米管修饰电极在电极领域具有重要的应用价值。
壳聚糖复合碳纳米管修饰电极的制备及其在电分析化学中的应用的开题报告壳聚糖复合碳纳米管修饰电极是一种新型的电极材料,具有良好的性能和广泛的应用前景。
本文将从制备壳聚糖复合碳纳米管修饰电极的方法、其性能特点以及在电分析化学中的应用等方面进行研究。
一、制备壳聚糖复合碳纳米管修饰电极的方法壳聚糖复合碳纳米管修饰电极的制备方法主要包括以下步骤:(1)准备碳纳米管溶液:将碳纳米管粉末加入去离子水中,并利用超声波处理使其均匀分散。
(2)制备壳聚糖溶液:将壳聚糖加入醋酸溶液中,并进行搅拌和加热处理,使其完全溶解。
(3)制备壳聚糖复合碳纳米管修饰电极:将碳纳米管溶液和壳聚糖溶液按一定比例混合均匀,然后将其涂覆在电极表面,并利用紫外灯或烘箱加热固化。
二、壳聚糖复合碳纳米管修饰电极的性能特点与传统电极材料相比,壳聚糖复合碳纳米管修饰电极具有以下特点:(1)良好的电化学性能:由于碳纳米管具有优异的导电性和电化学活性,可以提高电极的灵敏度和响应速度。
(2)高表面积:壳聚糖复合碳纳米管修饰电极的表面积相对较大,可以增加样品与电极表面的接触面积,提供更多的反应活性位点。
(3)良好的生物相容性:壳聚糖是一种天然高分子材料,与生物体具有良好的生物相容性,可以作为生物传感器的载体。
三、壳聚糖复合碳纳米管修饰电极在电分析化学中的应用壳聚糖复合碳纳米管修饰电极在电分析化学中具有广泛的应用,主要包括以下几个方面:(1)生物传感器的制备:将生物分子固定在壳聚糖复合碳纳米管修饰电极表面,利用其良好的电化学性能,可以实现对生物分子的灵敏检测。
(2)环境监测和污染物检测:壳聚糖复合碳纳米管修饰电极可以与各种环境污染物发生特异性反应,实现对污染物的快速检测。
(3)生化分析:将待测物与壳聚糖复合碳纳米管修饰电极上的生物分子进行特异性反应,利用电化学方法实现对待测物的定量分析。
总之,壳聚糖复合碳纳米管修饰电极是一种具有良好性能的电极材料,未来在电分析化学领域的应用前景广阔。
广东化工2021年第9期·52·第48卷总第443期碳纳米管修饰NaTi2(PO4)3电极材料的制备及应用周子凡,许晓纯,刘贝贝(佛山科学技术学院环境与化学工程学院,广东佛山528000)Preparation of Carbon Nanotube Decorated NaTi2(PO4)3Anodeand Its Application in Sodium-ion BatteriesZhou Zifan,Xu XIaochun,Liu Beibei(School of Environmental and Chemical Engineering,Foshan University,Foshan528000,China) Abstract:In this work,the carbon layer and carbon nanotube have been adopted to improve the low electronic conductivity of NaTi2(PO4)3anode for electrochemical sodium-ion storage.This designed composite is successfully prepared using a facile sol-gel route followed by the solid-state reaction.The SEM and TEM images reveal thatthe well crystallized NaTi2(PO4)3@C particles are uniformly dispersed and embedded in the CNT.In this composite,the formed conducting networks constructed by carbon layer and CNT can greatly facilitate the transport of electron/ion.Therefore,the as-prepared anode shows high reversible capacity of 128.1mAh·g-1at0.2C,good rate capability of94.3mAh·g-1at10C and excellent cycling property with high capacity retention of94.2%after200cycles at2C. These results prove that the carbon layer and CNT co-decorated NaTi2(PO4)3composite is a promising anode material for rechargeable sodium-ion batteries.Keywords:Sodium-ion batteries;NaTi2(PO4)3;Anode;Carbon nanotube;Electrochemical performance钠离子电池因其原料丰富、成本低廉,成为下一代储能装置的研究热点。
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 inelectrochemistryAbstract 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。