碳納米管的修飾及其在分子識(shí)別中的應(yīng)用.pdf

1、自20世紀(jì)90年代Iiiima，發(fā)現(xiàn)碳納米管(Carbon nanotubes，CNTs)以來(lái)，由于其獨(dú)特的力學(xué)性能，電學(xué)性能和極高的縱橫比，使CNTs在納米電子器件、催化劑載體、電極材料、儲(chǔ)氫材料、高效吸附劑等方面的應(yīng)用取得了引人注目的進(jìn)展。本論文根據(jù)碳納米管具有優(yōu)良的電學(xué)性能和大的比表面積，應(yīng)用于電化學(xué)分析測(cè)定微量及痕量重金屬鉛、鎘，同時(shí)，采用靜電層層自組裝技術(shù)，制備了聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)-多壁碳納米管(CNT)/季銨型陽(yáng)離子淀

2、粉-多壁碳納米管(CNT)復(fù)合薄膜，取得以下結(jié)果： 一．研究了以碳納米管(CNT)修飾的玻碳電極為工作電極，經(jīng)吸附富集、交換介質(zhì)后，方波溶出伏安法測(cè)定微量鉛。討論了吸附溶出的機(jī)理，對(duì)富集時(shí)間、鉛的濃度、支持電解質(zhì)、樣品溶液pH值及部分干擾離子等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)含鉛水樣進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用羧基化的碳納米管修飾的玻碳電極為工作電極，對(duì)鉛離子吸附的靈敏度較高。從富集電位正向掃描至0 V，鉛在-0.544 V處產(chǎn)生一個(gè)靈敏的陽(yáng)極溶出峰，

3、峰電流(Ip)與pb<'2+>濃度在1.0×10<'-7>～1.0×10<'-5>mol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系。檢出限可達(dá)1.0×10<'-8>mol/L，應(yīng)用該電極測(cè)定水樣中微量鉛，回收率為92％～102％。 二．利用了以羧基化的水溶性碳納米管(CNT)作為增敏劑，經(jīng)吸附富集，用方波溶出伏安法測(cè)定痕量鎘。討論了吸附溶出的機(jī)理，對(duì)富集時(shí)間、富集電位、鎘的濃度、HCl加入量的影響及部分離子干擾等進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)含鎘水樣進(jìn)行測(cè)定。

4、試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：Cd<'2+>在-0.65V左右出現(xiàn)靈敏溶出峰，峰電流在Cd<'2+>濃度為2.0×10<'-9>～1.0×10<'-8>mol/L時(shí)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，檢出限為1.0×10<'-10>mol/L，回收率為94％～103％。 三．利用羧基化水溶性碳納米管(CNT)作增敏劑，用方波溶出伏安法測(cè)定水中痕量鉛。試驗(yàn)結(jié)果表明：以羧基化水溶性碳納米管作增敏劑，在1 mol/L的鹽酸底液中，pb<'2+>在-0.46V左右出現(xiàn)

5、靈敏溶出鋒，峰電流在Pb<'2+>濃度為2.0×10<'-9>～1.0×10<'-8>mol/L時(shí)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，回歸方程A(μA)=9.6656+0.6407 c(10<'-9>mol/L)，相關(guān)系數(shù)為0.9985。檢出限為1.0×10<'-10>mmol/L，回收率為96％～104％。該方法適用于痕量鉛的測(cè)定，靈敏度高，效果良好。 四．本文采用文獻(xiàn)法對(duì)碳納米管進(jìn)行純化，發(fā)現(xiàn)采用文獻(xiàn)方法洗滌分離至中性的過(guò)程中，碳納米管懸浮

6、于水中，離心分離無(wú)法將其分開(kāi)，過(guò)濾損失量較大，這給洗滌和分離帶來(lái)困難。為了解決這一問(wèn)題，本文利用電沉積法，在加直流電壓50 V，通電時(shí)間1 h的條件下，使碳納米管聚集而沉積下來(lái)，然后離心分離。同時(shí)做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果利用此方法使純化產(chǎn)率從41.29％提高到75.76％。 五．本文分別利用聚苯乙烯磺酸鈉和季銨型陽(yáng)離子淀粉對(duì)多壁碳納米管進(jìn)行包裹，一方面改變其水溶性，制備成水溶液；另一方面，使其分別帶上電荷，制成聚陰離子水溶液和聚陽(yáng)離子