β-环糊精共价修饰碳纳米管及其在电化学分析中的应用

摘要

碳纳米管(CNTs)独特的结构及优异的电催化性能使其广泛应用于电化学领域。CNTs可以促进电活性物质在电极表面的电子转移,催化电活性物质在电极表面的电化学反应,从而显著提高CNTs修饰电极的分析检测性能。CNTs修饰电极的电化学性能在一定程度上依赖于CNTs的形态。碳纳米管与管之间较强的范德华力导致其聚集成束,而CNTs的电化学性能也会随聚集体数目增大而显著下降。原始CNTs表面因缺少极性基团而表现出强疏水性,这样会增加水溶液中底物分子向电极表面扩散的阻力。因此,原始CNTs用于修饰电极之前通常需要进行改性。
　　β-环糊精(β-CD)是具有疏水的内部空腔和亲水的外壁的圆锥形结构的大环化合物,它的内部空腔能够与其尺寸匹配的分子通过包结作用形成包结物。环糊精的这种性质使其在许多领域,包括分子识别、生物传感、食品、药物及化妆等领域得到了广泛应用。基于此,本论文采用环糊精对碳纳米管进行修饰,并将得到的杂化材料用于修饰电极,并探讨修饰电极在电化学分析中的应用。具体研究内容包括以下几个方面:
　　(1)通过共价作用将β-CD接枝到单壁碳纳米管(SWCNTs)表面,接枝的β-CD将聚集的SWCNTs剥离成小束或单根,提高了SWCNT在水中的溶解性。对β-CD接枝的SWCNTs(SWCNT-CD)的结构进行分析表征。
　　(2)采用SWCNT-CD杂化材料修饰玻碳电极(GCE),并将制备的修饰电极用于环境污染物双酚A(BPA)的分析检测。采用交流阻抗法对修饰电极进行表征。采用循环伏安法和安培法研究BPA在修饰电极上的电化学行为。
　　(3)研究食品添加剂苏丹I在SWCNT-CD/GCE上的电化学行为,考查了支持电解质、溶液pH值、扫描速度、富集时间、底物浓度以及干扰物质对苏丹I在SWCNT-CD/GCE表面的电化学行为的影响,建立高灵敏电化学检测苏丹I的方法。

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第1章 文献综述

1.1. 化学修饰电极

1.2. 碳纳米管

1.3. 环糊精

1.4. 本课题研究的目的、内容及意义

参考文献

第2章 单壁碳纳米管/β-环糊精修饰电极的制备及其对双酚A催化氧化

2.1. 前 言

2.2. 实验部分

2.3. 结果与讨论

2.4. 实际应用

2.5. 结论

参考文献

第3章 苏丹I在碳纳米管/β-环糊精修饰电极上的电化学行为研究

3.1. 前 言

3.2. 实验部分

3.3. 结果与讨论

3.4. 结论

参考文献

总结与展望

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况

附录A 试剂、药品及其纯化方法

附录B 仪器及测试条件和方法