碳納米管/聚合物薄膜修飾電極的研究進(jìn)展

戴詩(shī)巖 王天鶴 孫寶鋒 于瑩瑩 田冬梅（沈陽(yáng)師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110034）

碳納米管/聚合物薄膜修飾電極的研究進(jìn)展

戴詩(shī)巖 王天鶴 孫寶鋒 于瑩瑩 田冬梅（沈陽(yáng)師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110034）

化學(xué)修飾電極（CME）問(wèn)世于二十世紀(jì)七十年代中期［1］，主要應(yīng)用于電化學(xué)和電分析化學(xué)等領(lǐng)域。不同于之前電化學(xué)中只對(duì)裸電極或電解液界面進(jìn)行研究，修飾后的電極具有更優(yōu)秀的化學(xué)和電化學(xué)性能，受到國(guó)內(nèi)外的普遍重視［2］。電極的修飾材料是決定電化學(xué)現(xiàn)象的因素之一，在電化學(xué)研究過(guò)程中起著相當(dāng)重要的作用［3］。

本文主要介紹碳納米管和聚合物薄膜這兩種修飾材料，在化學(xué)修飾電極這一領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用和發(fā)展。

一、碳納米管的特性及應(yīng)用

碳納米管（CNT），又被稱為八基管，可分為兩種：一種是由單層石墨烯卷曲形成的單壁碳納米管（SWNT，Single-wall carbon nanotube），另一種是由多層石墨烯卷曲形成的多壁碳納米管（MWNT，Multi-wall carbon nanotube）［4］。其制備方法主要有催化裂解法［5］，電弧放電法［6］，化學(xué)氣相沉積法［7］等。

碳納米管獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，使其具有較大的比表面積和較好的生物識(shí)別性，在安全控制、環(huán)境監(jiān)控、臨床診斷學(xué)和食品化學(xué)分析等方面都有較好的應(yīng)用。蔡稱心［8］等研究碳納米管在毛細(xì)管電泳和高效液相色譜等分離技術(shù)方面有著重要作用。羅紅霞［9］等將羧基化的單層碳納米管滴涂在裸的玻碳電極表面，該修飾電極對(duì)多巴胺、腎上腺素等類似物質(zhì)具有很好的催化作用。Biuck Habibi［10］等采用示差脈沖伏安法，將對(duì)乙酰氨基酚和抗壞血酸在單壁碳納米管修飾的碳陶瓷電極上進(jìn)行測(cè)定，可以很好的將二者進(jìn)行分離。

二、聚合物薄膜的特性及應(yīng)用

隨著聚合物薄膜的出現(xiàn)，化學(xué)修飾電極的研究方向便發(fā)生了改變，國(guó)內(nèi)外專家均著手研究聚合物薄膜的特性和優(yōu)點(diǎn)［11］。如制備方法比較簡(jiǎn)單；電極使用壽命長(zhǎng)；可以鍵合或結(jié)合大量具有電活性中心（或功能點(diǎn)位）；比較穩(wěn)定，不易溶于某些溶劑；可以人為的控制聚合時(shí)間和聚合圈數(shù)圈，以此來(lái)改變聚合物薄膜的厚度。

近幾年聚合物薄膜作為修飾材料，已發(fā)展為導(dǎo)電性、惰性、離子交換性和氧化還原性的聚合物薄膜修飾電極［12］。目前在材料科學(xué)，電子學(xué)，分析科學(xué)，環(huán)境科學(xué)，能源科學(xué)，生命科學(xué)和許多其他學(xué)科方面得到了很好的應(yīng)用。張少波［13］等研究了抗壞血酸和對(duì)乙酰氨基酚，為此制備了聚4-（2-吡啶偶氮）間苯二酚（PPAR）修飾電極，得到了很好的區(qū)分，應(yīng)用于實(shí)際樣品銀翹片中也得到滿意的結(jié)果。翁前鋒［14］等制備對(duì)聚氨基苯磺酸（ABSA）修飾電極對(duì)抗壞血酸、多巴胺和尿酸進(jìn)行同時(shí)測(cè)定，將三者很好地區(qū)分開(kāi)，且重現(xiàn)性和穩(wěn)定性均很好。Palraj Kalimuthu［15］等利用納米薄膜修飾電極對(duì)抗壞血酸、多巴胺和尿酸同時(shí)測(cè)定，三者的氧化峰電位區(qū)分較好，且得到更寬的檢測(cè)范圍，應(yīng)用于實(shí)際樣品測(cè)定也獲得了滿意的效果。

三、碳納米管/聚合物薄膜修飾電極在化學(xué)/生物傳感器中的研究進(jìn)展

通過(guò)一些特殊的方法對(duì)碳納米管進(jìn)行預(yù)處理，使其溶解性和分散性得到改善，可以分散在各種有機(jī)溶劑中，并相容于各種高分子基體中，進(jìn)一步增強(qiáng)聚合物薄膜的催化性能［16］。

近幾年，碳納米管/聚合物薄膜修飾電極已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域?qū)W者的首要研究對(duì)象。王宗花［17］等對(duì)槲皮素進(jìn)行選擇性測(cè)定，為此制備了聚吡咯（PPy）/碳納米管分子印記修飾電極，促進(jìn)了槲皮素的氧化峰電流的增大，抑制了氧化峰電位的轉(zhuǎn)移，效果令人滿意。聶麗華［18］等研究了基于殼聚糖（CS）修飾碳納米管表面鉛離子（Pb2+）印記材料的制備及其性能，成功應(yīng)用于廢水中鉛離子的分離及測(cè)定。Xia Zhou［19］等制備了多壁碳納米管-聚（3，5-二羥基苯甲酸）膜修飾電極，在抗壞血酸的干擾下對(duì)多巴胺進(jìn)行了選擇性測(cè)定，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)更簡(jiǎn)單有效的測(cè)定方法。YanWang［20］等將官能化的聚（酪氨酸）和多壁碳納米管同時(shí)修飾到電極表面對(duì)抗壞血酸、多巴胺和尿酸進(jìn)行同時(shí)測(cè)定，得到成功的區(qū)分和更寬的檢測(cè)范圍。

碳納米管自問(wèn)世以來(lái)，從制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)到應(yīng)用都不斷地有重大收獲，目前已成功地將其力學(xué)性、柔韌性、導(dǎo)電性和傳熱性，與聚合物薄膜的穩(wěn)定性、不溶性、可控性和選擇性結(jié)合在一起。雖然化學(xué)修飾電極還存在著一些問(wèn)題，如碳納米管在與聚合物薄膜基體材料中的分散，以及碳納米管與聚合物薄膜之間的作用基理，但隨著碳納米管分散手段的提高和聚合物薄膜種類的增多，碳納米管/聚合物薄膜修飾電極的發(fā)展將會(huì)更加迅猛。

［1］宋青云，馬永鈞，候秀芳.化學(xué)修飾型復(fù)合汞膜電極的研究進(jìn)展［J］.分析儀器.2009，5：1-5.

［2］E.B arendrecht，Chemically and physically modified electrodes：some new developments，Journal of Applied Electrochemistry，20（1990）175-185.

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［5］張艾飛，劉吉平，劉華.乙醇-催化裂解法大量制備離散碳納米管［J］.精細(xì)化工，2005，22（5）：658-660.

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［9］羅紅霞，施祖進(jìn)，李南強(qiáng)等.羧基化單層碳納米管修飾電極的電化學(xué)表征及其電催化作用［J］.高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào)，2000，21（9）：1372-1374.

［10］Biuck Habibi，Mojtaba Jahanbakhshi，Mohammad Hossein Pournaghi-Azar，Differential pulse voltammetric simultaneous determination ofacetaminophen and ascorbic acid using single-walled carbon nanotube-modified carbon-ceramic electrode，Analytical Biochemistry，411（2011）167–175.

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［18］楊瀟，張朝暉，張華斌等.基于殼聚糖修飾碳納米管表面鉛離子印跡材料的制備及其性能研究［J］.分析化學(xué)，2011，39（1）：34-38.

［19］Xia Zhou，Na Zheng，Shurong Hou，etc.，Selective determination of dopamine in the presence ofascorbic acid atamulti-wall carbon nanotube-poly（3，5-dihydroxy benzoic acid）film modified electrode，JournalofElectroanalyticalChemistry，642（2010）30–34.

［20］YanWang，Chunyan Bi，Simultaneouselectrochemicaldetermination of ascorbic acid，dopamine and uric acid using poly（tyrosine）/functionalized multi-walled carbon nanotubes composite film modified electrode，JournalofMolecular Liquids，177（2013）26–31.

Advances in Carbon Nano tube/Po lym er Film M od ified Electrode Research

Dai Sh i-yan,W ang Tian-he,Sun Bao-feng,Yu Y ing-y ing,W ang Jia,Chi He,Tian Dong-mei College of Chem istry and Life Sciences,Shenyang Normal University，Shenyang 110034，China

本文綜述了碳納米管和聚合物薄膜這兩種修飾材料，在化學(xué)修飾電極領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行了展望。

碳納米管；聚合物薄膜；化學(xué)修飾電極

The application of carbon nanotubes and polymer film in the area ofmodified electrodeswas reviewed，the prospect of the application wasalso proposed.

Carbon Nanotubes；Polymer Film；Chem ical Modified Electrodes

戴詩(shī)巖（1989-），男，沈陽(yáng)師范大學(xué)碩士研究生,分析化學(xué)專業(yè)。

田冬梅（1973-），女，沈陽(yáng)師范大學(xué)副教授，碩士研究生導(dǎo)師。