碳納米管的功能化修飾及其在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用研究.pdf

1、本論文通過氮烯環(huán)加成反應(yīng)(nitrene cycloaddition)將含疊氮端基的溫敏型嵌段共聚物聚 N,N-二甲基丙烯酰胺-b-聚(N-異丙基丙烯酰胺-co-N-丙烯酰氧基琥珀酰亞胺)(PDMA-b-P(NIPAM-co-NAS))共價接枝到單壁碳納米管(SWNTs)表面(合成f-SWNTs);研究在外界環(huán)境刺激下,溫敏型嵌段共聚物和f-SWNTs在水溶液中的共組裝,并通過乙二胺交聯(lián)實現(xiàn)膠束在SWNTs表面的負載;通過在f-SWNT

2、s表面負載納米粒子功能性物質(zhì),以及用三聚氰胺對多壁碳納米管(MWNTs)進行功能化修飾,進而構(gòu)筑電化學(xué)傳感器用于檢測雙酚A(BPA),從而實現(xiàn)碳納米管(CNTs)在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用。本論文主要從以下四個方面展開研究工作:
　　(1)溫敏型嵌段共聚物的合成。采用可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)聚合反應(yīng)合成了結(jié)構(gòu)規(guī)整且含疊氮端基的溫敏型嵌段共聚物PDMA-b-P(NIPAM-co-NAS)和P(DMA-co-NAS)-b-PNIP

3、AM,系統(tǒng)研究了共聚物濃度以及NAS交聯(lián)單元含量對溫敏型嵌段共聚物自組裝行為的影響。
　　(2)溫敏型嵌段共聚物/f-SWNTs共組裝研究。首先利用氮烯環(huán)加成反應(yīng)將溫敏型嵌段共聚物共價接枝到SWNTs表面(合成f-SWNTs),然后通過加入自由的嵌段共聚物進行共組裝,通過交聯(lián)實現(xiàn)聚合物膠束在SWNTs表面的負載。系統(tǒng)考察了共聚物/f-SWNTs組成對共組裝結(jié)構(gòu)的影響。
　　(3)f-SWNTs負載磁性納米粒子(MNPs)及其

4、電化學(xué)傳感應(yīng)用。先通過MNPs和硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)合成胺基功能化的磁性納米粒子(MNP-NH2),然后通過磁性納米粒子表面的胺基和f-SWNTs接枝共聚物中NAS單元反應(yīng)將MNP負載在碳納米管表面(SWNT-MNP)。研究了BPA在SWNT-MNP修飾電極上的電化學(xué)行為,實驗結(jié)果表明,此修飾電極對BPA有明顯的電催化作用,從而建立了一種快速而又靈敏的用于檢測BPA的電化學(xué)方法。在最佳條件下,BPA的氧化峰電流與濃度在0.005~8.43μM

5、范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,檢測限為1.21 nM。
　　(4)碳納米管/三聚氰胺復(fù)合物在電化學(xué)傳感中的應(yīng)用。利用三聚氰胺(MAM)對 MWNTs進行功能化修飾,并將此 MWNT-MAM復(fù)合物修飾電極用于檢測BPA。實驗結(jié)果表明,BPA在此修飾電極上的氧化峰電流顯著增加,由此建立了一種快速而又靈敏的直接測定BPA的電化學(xué)方法。在最佳條件下,BPA的氧化峰電流與其濃度在10.0~40.8μM范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,檢測限為5.0 nM。