碳纳米管修饰电极在生物传感器方面的应用.doc

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1、碳纳米管修饰电极在生物传感器方面的应用07光电姓名：肖美文学号：0715222026【摘要】 本文综述了20世纪70年代中期发展起来的一门新兴的、也是目前最活跃的电化学和电分析化学的前沿领域碳纳米管的化学修饰电极和对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的生物传感器的研究进展。【关键词】 碳纳米管；修饰电极；生物传感器；进展Abstract：Theplasmareviewthemid1970sdevelopedanew,iscurrentlythemostactiveandtheanalysisofchemic

2、alandelectrochemicalfrontiersofcarbonnanotubesandchemicallymodifiedelectrodesonbiologicalmaterialsensitiveandconcentrationconversionofsignaldetectionfortheresearchprogressofbiologicalsensors.Keywords:Carbonnanotubes,Electrode,Biologicalsensors,progress。   自199

3、1年日本电子显微镜专家Iijima发现碳纳米管(carbonnanotubes，CNTs)以来，CNTs因其独特的力学、电子特性及化学特性，成为世界范围内的研究热点之一。它可以认为是将石墨片折叠成碳圆柱体的结果，分为MWNTs（MWNTs）和SWNTs（SWNTs）。近年来，随着对CNTs性质研究的深入，越来越多的人将CNTs应用于生物传感器领域，将其作为一种新型的电极材料，取得了理想的效果。　　1 碳纳米管的特性及研究现状   CNTs又称巴基管，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

4、石墨平面卷曲而成［1］。管各单层两端由五边形或七边形参与封闭。CNTs中每个碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子相连形成六角形网格结构，但通常因产生弯曲而形成空间拓扑结构，从而使某些碳原子呈sp3杂化状态［2］。CNTs的尺寸处在以原子、分子为代表的微观物体与宏观物体交界的过渡区域，使它既非典型的微观系统又非典型的宏观系统，从而具有可观的表面效应、体积效应、量子效应和宏观量子隧道效应［3］。探索和研究这种新型碳结构的电极特性具有十分重要的意义。无论是单壁或多壁的CNTs都可以用来制作CNTs修饰电极，其在电催化、电

5、分析化学和生物传感器等方面上具有广阔的应用前景。   2 CNTs修饰酶传感器   与其它分析方法相比，电化学生物传感器具有便携、成本低、灵敏度高、稳定性良好等优点，再加上CNTs本身的催化和增敏效应，使得基于CNTs的生物传感器具有广阔的应用前景。酶传感器是生物传感器中研究和应用最多的一种，是生物传感器的最典型代表。CNTs作为酶的固定材料，同时也作为基础电极的修饰材料制成传感器即成为新型的CNTs修饰酶传感器［4］，该类传感器有许多优点。根据CNTs和基础电极结合方式的不同，可以把CNTs修饰酶传感器分为不可逆

6、吸附型、糊类、原位生长(阵列)型、共价键合型等几种类型。   2.1 吸附型CNTs修饰酶传感器   吸附是一种非常简单有效而又古老的电极修饰方法，CNTs可通过范德华力吸附在基础电极表面，有时电极表面还覆盖一层保护膜，以防止CNTs流失，同时也起到保护酶的作用。Azamian等人［5］采用吸附的方法将SWNTs固定在玻碳电极上，制成GODSWNTs修饰的玻碳电极。蔡等人［6］研究了CNTs修饰玻碳电极上GOD的直接电子转移，实验结果表明GOD在GCPCNT电极上能保持其生物电催化活性，显示了稳定的直接电子转移。

7、   2.2 糊类CNTs修饰酶传感器   糊类电极是圆柱状电极，它是由CNTs和绝缘体混合后而制得，其中的CNTs不仅是电极的修饰物，同时也是该类电极的主体，起着导电的作用。这种宏观修饰就像蓄“酶”池一样有很大的酶负载量。2004年Maria等人［7］采用MWNTs、矿物油与葡糖氧化酶制成CNTs糊电极用于葡萄糖的检测，结果表明：该电极对葡萄糖具有很高的选择性和灵敏性、较低的检测限和较宽的线性范围；Federica等人［8］使用SWNTs制成CNTs糊电极，该电极与传统的碳糊电极相比，具有阴阳极峰电位差减小、阳极

8、峰电流增大、可逆性和灵敏度高等优点。   2.3 阵列型CNTs修饰酶传感器   一般情况下制取CNTs时，CNTs是自由生长，会发生随意弯曲，并互相缠绕，造成了很大的影响。因此，制备取向高度一致、管径均匀、不含杂质的CNTs阵列成为一个热门课题。Gao等人［9］用铁酞菁在高温下进行热解，制得在石英玻璃基底上垂直生长的CNTs阵列。先在CNTs阵列上溅射一层