碳纳米材料化学修饰电极研究综述

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1、碳纳米材料化学修饰电极研究综述摘要：随着社会工业化的迅速发展，生态环境遭到了巨大的破坏，空气污染，水体破坏，人类的日常生活也随之受到了很大的影响，因此，人们也越来越关注环境污染问题。在这种情况下，我们更加需要一种用来快速并且准确的原件进行环境的检测。目前检测电极的检测特性较弱，新型的检测元件化学修饰电极受到了越来越多的科研人员注意，这种元件对于环境检测具有高灵敏度及高选择性的特点，而且化学修饰电极是目前这方面研究的重点。本文综合了当今各研究者的理论，并简要评价，提出我们的看法，以便为接下来的研究做好理论准备。关键词：碳纳米管石墨烯修饰电极物质

2、检测碳纳米材料是一种独特的高分子材料，具有独特的物理、化学性质，目前运用碳纳米材料及其复合材料作为化学修饰电极的新型修饰材料是化学修饰电极新的发展方向。化学修饰电极是利用物理和化学的方法，将具有优良化学性质的分子、离子、聚合物固定在电极表面，实现电极的功能设计。这种电极具有高选择性，高灵敏度，响应速度快，高催化性，成本低的优点，被广泛地应用于生命科学，环境科学，分析科学等领域。但这种新型电极仍未充分开发，环境检测需要更多更优异的修饰电极，因此研究碳纳米材料化学修饰电极已是十分迫切和必要。一、碳纳米材料的结构性质自1991年首次发现以来,碳纳米

3、管由于具有奇特的结构、电学、机械、电化学性能以及在材料领域的巨大潜力而受到世界的广泛关注。碳纳米管是由片层的石墨卷成的无缝中空的纳米级同轴圆柱体,圆柱体两端各有一个由半个富勒烯球体分子形成的帽子,碳纳米管可分为由一层石墨组成的单壁碳纳米管和由多层石墨组成的多壁碳纳米管两种。碳纳米管作为一种具有独特结构的高分子材料，以其比表面积大、吸附性能强、导电性能高、光学特性优良等优势，广泛应用于纳米电子器件、高性能传感器、电极材料等各个方面，并具有良好的应用前景。目前,碳纳米管的制备方法主要包括:电弧放电法，激光蒸发法，化学气相沉积。石墨烯就是由一层碳原

4、子以正六边形的方式紧密排列成网状的二维平面结构的碳材料。其被称为“碳材料家族之母”，是碳材料家族的最基本组成单元。因为石墨烯可通过折曲变形为零维的富勒烯，可通过卷曲变形为一维的碳纳米管，还可通过叠加变形为三维的石墨和金刚石。在电化学及电分析化学领域，利用石墨烯优异的电子迁移率，良好的导电、导热性能，巨大的表面积和高的催化性能以制备各种电化学传感界面又是该领域目前研究的热点。二、化学修饰电极的制备所谓化学修饰电极，就是在基础电极的表面上利用修饰剂进行化学修饰以及将基础电极进行功能化改性。将拥有优异化学性质或者具有功能化性质的离子、分子、聚合物等

5、作为修饰剂，以薄膜的方式固定在基础电极的表面，让电极拥有某些特定的化学性质和电化学性质，进而优化电极的选择性能、检测的灵敏度以及电流响应时间等。化学修饰电极主要是对电极表面进行修饰、改善。主要用到的方法为化学方法以及物理方法。常见的制备化学修饰电极的主要方法有：吸附法，共价键和法，电化学沉积法，电化学聚合法以及掺杂法。阅览文献了解了几种化学修饰电极的制备如：（一）MB/MWNTs/Nafion复合薄膜修饰电极玻碳电极前处理:将裸玻碳电极放在附有AI2O3抛光粉衆糊的抛光布上抛光,然后依次在1:1HN03溶液,二次蒸馏水和乙醇中超声清洗,取出电

6、极,用氮气吹干电极面备用。多壁碳纳米管功能化:取10mg未经处理过的多壁碳纳米管于足量的浓硝酸(质量数:68%)中,然后在超声波中超声大约4小时。超声完毕,对此混合物进行抽滤,并在抽滤过程中用二次重蒸水洗漆,直到滤液为中性。把经过酸化处理的多壁碳纳米管放在红外灯下进行干燥,此酸化过程使碳纳米管带有羧基及羟基,即得功能化多壁碳纳米管。取上述适量分散在5.0m1.0xlO"Vol/LMB水溶液中,声振1小时,真空抽滤,抽滤得到的溶液蓝色明显变浅,表明MB已经吸附在了多壁碳纳米管上,多次水洗所得固体物质,以去除弱吸附在碳纳米管上的MB。取上述制备的

7、MB/MWNTs复合材料5.0mg超声分散于5.0mLNafion(wt.0.1%)甲醇溶液中,超声30分钟得到均匀分散的悬浮液,取此均匀的悬浮液10.0微升均勾滴涂于前处理好的玻碳电极上,室温晾干,既得MB/MWNTs/Nafion修饰玻碳电极。（一）构建poly-ACBK/MWNTs/GC电极1.电极净化直径3mm的玻碳电极使用前先在犀皮纸上分别用0.3及0.05μm的Al2O3悬浮液进行研磨抛光，并依次在稀HNO3，无水乙醇，二次水中超声5min以上，最后在0.5mol·L-1的H2SO4中在-1.4V-2.0V之间循环伏安法扫描10圈

8、活化。2.碳纳米管分散多壁碳纳米管预先用浓硝酸回流6h处理使之功能化。将10.0mg功能化的多壁碳纳米管置于10.0mL的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中超声20m