纳米金刚石及碳纳米管修饰电极的电催化作用研究.pdf

摘 要 纳米金刚石 (ND) 因其特殊的物理与化学性质，自发现以来就吸引了人们 对它的关注。作为新型碳材料电极，纳米金刚石电极具普通电极材料所不可比 拟的优异特性如：宽电化学势窗，低背景电流，极好的电化学稳定性等。碳纳 米管自 1991 年发现以来，由于具有特殊的导电性能、力学性质及物理化学性质 等引起广泛关注。碳纳米管修饰电极因其特有结构、高比表面积、快速电子传 递效应和化学稳定性，近年来广泛应用于电化学领域。碳纳米管修饰电极不仅 可以提高电子传递速度，而且由于其比表面积大能够作为一种优良的催化剂载 体，比如可以促进酶活性中心与电极表面的电子传递，因此碳纳米管越来越多 的应用到传感器领域，在生物传感器领域具有广阔的前景 本文第一部分工作将羧基化的纳米金刚石修饰在电极的表面，制得 ND 修 饰电极，然后研究了 ND 修饰电极对酪氨酸的电化学催化，探讨了最佳实验条 件。由于酪氨酸和色氨酸具有相近的电化学性质，普通的电极和介质很难将它 们分开，因此通过不断改变实验条件，最终成功实现了两种氨基酸的同时检测， 且具有良好的催化效果。 本文第二部分研究发现色氨酸 (L-Trp) 的氧化产物会强烈的吸附在电极表 面，我们以此制备得到 Trp/MWNT/GC 修饰电极，并研究了这种电极的电化学 性质，最后利用这种电极成功的实现了对生物分子多巴胺的传感作用。 本文第三部分工作研究了巯嘌呤 (6-MP) 在多壁碳纳米管 (MWNT) 修饰 电极上的电化学行为，结果表明MWNT 修饰电极对 6-MP 具有良好的电催化作 用。研究了各种实验条件对 6-MP 测定的影响，确定了最佳的实验条件；在此 基础上考察了 6-MP 与牛血清白蛋白 (BSA) 的相互作用。实验结果表明牛血清 白蛋白与 6-MP 能够结合成稳定的非电活性络合物，并利用这一结果成功的测 定了 BSA 的浓度，与经典方法测得的结果相近。 关键词: 纳米金刚石；碳纳米管；化学修饰电极；生物分子；生物传感器 I Abstract Nanodiamonds (NDs) has received great interests for their excellent physical and chemical properties since their discovery. As a novel carbon material , NDs have many unique electrochemical properties superior to other carbon-based and metal electrodes, such as very wide potential window, very low backgmund cunrrent, and extreme chemical stability. Carbon nanotubes have drawn wide attention due to their unique structures and properties, such as special electric conductivity, mechanical, physical and chemical properties since they were first introduced in 1991. Carbon nanotubes have become very popular in the electrochemistry field owing to their significant mechanical strength, high specific area, excellent electron transfer and