染料功能化碳纳米管修饰电极的构置及其电化学研究

论文摘要

碳纳米管（CNT）结构特殊，电学性能优异，是近年来研究较多的一种新型电极修饰材料。染料分子由于自身大都含有大的共轭体系，而且携带的基团能促进一些分子在电极表面的电子转移过程，因此在电极修饰领域一直是人们研究的热点。本文采用电聚合的方法，将染料分子非共价修饰到CNT上，在不破坏CNT的空间结构的前提下，构置了一种界面交叉、双相连续的类似互穿网络的聚合膜体系。将该体系用于电极表面的修饰，以多巴胺（DA）和抗坏血酸（AA）以及金属离子为模型化合物对其进行电化学研究发现，这一互穿网络体系不仅有效地将碳纳米管独特的导电性、电催化性与染料聚合膜的电子转移和质子传输性相结合，而且在整体性能上还表现出优异的协同效应。制备的聚茜素红功能化CNT电极和聚孔雀石绿功能化CNT电极对DA和AA均能实现选择性识别检测。聚亚甲基蓝功能化CNT电极和聚中性红功能化CNT电极对Sn2+具有较好的检测灵敏度。本论文工作分为三大部分：1．以蒽醌类染料茜素红对CNT非共价功能化，构置茜素红功能化碳纳米管修饰电极，用于多巴胺和抗坏血酸的电化学分析研究。2．以三苯甲烷类染料孔雀石绿对CNT非共价功能化，构置孔雀石绿功能化碳纳米管修饰电极。通过对多巴胺和抗坏血酸的电化学分析研究该修饰电极的传质机理。3．分别以吩嗪类染料中性红和吩噻嗪类染料亚甲基蓝为电极修饰材料对CNT非共价功能化，以多巴胺、抗坏血酸和Sn2+为模型化合物对比研究两种染料聚合膜修饰电极的传质机理和电催化效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号对照表
• 第一章 引言
• 1.1 碳纳米管的结构
• 1.2 碳纳米管的特性
• 1.2.1 纳米尺度形成的细微结构
• 1.2.2 纳米结构的电化学特性
• 1.2.3 碳键构筑的力学性能
• 1.3 碳纳米管的制备
• 1.4 碳纳米管的纯化
• 1.5 碳纳米管的表征
• 1.6 碳纳米管的功能化
• 1.6.1 CNT的剪裁
• 1.6.2 CNT的功能化方法
• 1.6.2.1 共价功能化
• 1.6.2.2 非共价功能化
• 1.7 CNT的应用前景
• 1.7.1 微电子器件
• 1.7.2 高强度碳纤维材料
• 1.7.3 复合材料
• 1.8 碳纳米管在电化学中的应用
• 1.8.1 碳纳米管糊电极
• 1.8.2 碳纳米管/Nafion复合膜修饰电极
• 1.8.3 碳纳米管/DMF膜电极
• 1.8.4 电聚合方法制备碳纳米管膜电极
• 1.8.5 其他碳纳米管膜电极的制备方法
• 1.9 染料的种类及在电分析化学中的应用
• 1.10 论文选题背景和主要研究内容
• 第二章 聚茜素红/碳纳米管电极对DA和AA的电催化研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 修饰电极的制备
• 2.2.3 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 聚茜素红功能化碳纳米管修饰电极的电化学行为
• 2.3.2 DA在 PARS/CNT修饰电极上的电化学行为
• 2.3.3 AA在 PARS/CNT修饰电极上的电化学行为
• 2.3.4 DA+AA在不同修饰电极上的电化学行为
• 2.4 影响因素
• 2.4.1 缓冲溶液浓度的影响
• 2.4.2 扫速对峰电流的影响
• 2.4.3 茜素红聚合膜厚度对DPV的影响
• 2.5 DA的检测
• 2.6 小结
• 第三章 聚孔雀石绿/碳纳米管修饰电极对DA和AA的电催化研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 修饰电极的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 AA在PMG/CNT修饰电极上的电化学行为
• 3.3.2 DA在PMG/CNT修饰电极上的电化学行为
• 3.3.3 DA+AA在PMG/CNT修饰电极上的电化学行为
• 3.3.4 膜厚度的影响
• 3.3.5 pH值的影响
• 3.3.6 DA的测定
• 3.4 结论
• 第四章 中性红与亚甲基蓝染料聚合膜的对比电化学研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 CNT修饰电极的制备
• 4.2.3 聚中性红修饰碳纳米管电极（PNR/CNT）的制备
• 4.2.4 聚亚甲基蓝修饰碳纳米管电极（PMB/CNT）的制备
• 4.2.5 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 2+在聚中性红修饰碳纳米管电极上的电化学行为研究'>4.3.1 Sn²⁺在聚中性红修饰碳纳米管电极上的电化学行为研究
• 4.3.1.1 富集时间的影响
• 4.3.1.2 聚合膜厚度的影响
• 4.3.1.3 富集电位的影响
• 4.3.1.4 PNR修饰电极的电化学性能研究
• 2+在聚亚甲基蓝修饰碳纳米管电极上的电化学行为'>4.3.2 Sn²⁺在聚亚甲基蓝修饰碳纳米管电极上的电化学行为
• 4.3.2.1 聚合膜厚度的影响
• 4.3.2.2 富集时间的影响
• 4.3.2.3 PMB修饰电极的电化学性能研究
• 4.3.3 中性红和亚甲基蓝染料聚合膜的对比
• 2+的检测'>4.3.4 Sn²⁺的检测
• 4.3.5 DA和AA在PNR/CNT和PMB/CNT电极上的电化学行为
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 在学期间的研究成果及发表的论文
• 致谢