一維納米雜化材料的光電傳感性質(zhì)及在環(huán)境檢測中的研究.pdf

1、單壁碳納米管（SWCNTs）自其被發(fā)現(xiàn)以來，就以其獨特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)吸引人們廣泛的關注。在其眾多性質(zhì)中，首要的應該是它們的電學性質(zhì)，它們通常是作為電學材料來使用。高的電荷淌度和優(yōu)良的彈道輸運特性將使它們能在未來的電器設備中成為替代硅的最佳材料。此外，單壁碳納米管（SWCNTs）融合到傳統(tǒng)的場效應晶體管（FET）的結(jié)構(gòu)中，還能充分發(fā)揮場效應管的特性。就其應用而言，由于其特有的準一維電子結(jié)構(gòu)和超高的比表面積，使得用它們?yōu)椴牧现瞥傻膫鞲衅饔兄鴤?/p>

2、統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)越性。
　　 另外，具有獨特光學性質(zhì)的一維金納米顆粒（Gold Nanorods）也是人們關注的熱點，它們在有機-無機化合物，光電子學，生物材料和生物醫(yī)藥等方面都有著潛在的應用。金納米顆粒有一個重要的性質(zhì)，那就是當經(jīng)過一定頻率的入射光照射后，其表面的電子會產(chǎn)生相應的振蕩，這種現(xiàn)象稱為表面等離子共振（SPR）。而表面等離子共振（SPR）的強度和波長對周圍環(huán)境反應非常敏感，通過表面增強Raman（SERS）的測量

3、，可以利用這一特性進行傳感性研究。
　　 無論是單壁碳納米管（SWCNTs）還是金納米顆粒（Gold Nanorods）都是很好的傳感材料，它們將會在未來的傳感器研究和發(fā)展中起到十分重要的作用。本論文主要采用合成的一些敏感材料對碳納米管（SWCNTs）和金納米棒（GoldNanorods）進行了化學修飾，并研究了它們的傳感性。主要內(nèi)容如下：
　　 一、首次合成了兩個含六氟異丙醇基團（HFIP）的化合物，對六氟異丙醇苯胺（

4、HFIPA）和N-4-六氟異丙醇苯基-1-芘丁酰胺（HFIPP），并分別用它們修飾單壁碳納米管（SWCNTs），得到兩個碳管雜化材料SWCNT-HFIPP及SWCNT-HFIPPH。考慮到六氟異丙醇基團（HFIP）與神經(jīng)毒劑沙林之間能形成強烈的氫鍵作用，所合成的兩個復合材料分別被制作成化學微傳感器并對沙林的模擬物甲基磷酸二甲酯（DMMP）進行了檢測，測試結(jié)果表明它們對DMMP的響應表現(xiàn)出很高的靈敏性和選擇性，可以預測這兩種材料在未來爆炸

5、物及其它化學戰(zhàn)劑的檢測中能發(fā)揮潛在的作用。
　　 二、首次合成了一個環(huán)糊精衍生物：單-6-脫氧-6-對氨基苯氨基-β-環(huán)糊精（PCD），并通過重氮化反應將PCD 修飾到單壁碳納米管（SWCNTs）上，得到一個新的單壁碳納米管雜化材料（SWCNT-PCD）。基于環(huán)糊精有很好的分子識別性，該雜化材料被制成了化學電阻型傳感器，并用它對自然界中的持久有機污染物（POPs）進行了檢測，結(jié)果展現(xiàn)出優(yōu)良的靈敏性和選擇性。研究還表明傳感器電導的

6、變化率隨PCD和不同POPs分子之間的結(jié)合常數(shù)的增大而增大，可以預測該傳感器在環(huán)境檢測中有著潛在的應用。
　　 三、合成了不同長徑比的一維金納米棒（Gold Nanorods），并用單-6-巰基-β-環(huán)糊精對它們進行化學修飾，得到金納米棒的復合材料，其特殊的結(jié)構(gòu)提高了對農(nóng)殘分子的捕捉力，第一次使用這種材料的表面增強Raman 效應（SERS）對農(nóng)殘甲基對硫膦進行了檢測。研究表明長徑比為二的金納米棒能表現(xiàn)出更好的SERS 效應。由