碳纳米管是在1991年由Iijima博士发现的一种一维纳米材料,其结构为无缝柱状形态,具有非常高的纵横比,径向尺寸是纳米级,轴向尺寸是微米级,长径比达到102～107。按照片层石墨烯层数分类,可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。单壁碳纳米管可以看做是由单层片状石墨烯曲卷而成,管径一般在1～2 nm之间。多壁碳纳米管可以理解为不同直径的单壁碳纳米管套装而成,层与层之间的距离约为 0.34 nm。单壁碳纳米管是一种通用的添加剂,具有优异的电子、机械和力学性能。它可以增强材料的导电性,非常少量的单壁碳纳米管的添加,就可以显著改善材料的性能。由于其良好的导电性,本文以提高全固态电位型传感器的灵敏度、稳定性和响应性能为目的,研究探索了几种基于单壁碳纳米管材料的高稳定性全固态电位型传感器。1、基于单壁碳纳米管与导电胶混合的全固态聚合物膜钙离子选择性电极当前,在环境和生物领域,基于纳米材料的全固态离子选择性电极(ASS-ISE)已经成为了一种新型的电位传感器。但是,纳米材料固体接触层由于粘附性差,容易从电极表面脱落,从而限制了这些传感器的广泛使用。本文使用具有导电性和粘附性的导电胶(CA)作为粘合剂,单壁碳纳米管(SWCNT)作为固体接触层,Ca2+-ISE作为模型,研究了 一种基于纳米材料的ASS-ISEs的制造方法。构建的基于CA-SWCNT为固体接触层的电极在10-6～10-3 M的浓度范围内表现出线性响应,斜率为25.96±0.36 mV/decade,检测极限为1.7×10-7 M。与涂丝电极相比,基于CA-SWCNT的Ca2+-ISE表现出更好的电位稳定性并防止了水层的出现。实验还表明,基于CA-SWCNT的电极在电阻、电容和电势稳定性方面表现出与传统的仅基于SWCNT的电极几乎相同的电化学特性。因此,基于CA纳米材料的固体接触层可以替代传统的仅基于纳米材料的固体接触层在电极中使用。2、基于单壁碳纳米管与导电胶混合的全固态免增塑剂聚合物膜无机离子选择性电极传统的离子选择性电极以PVC和增塑剂为敏感膜基体,在使用电极进行测量离子浓度时,聚合物膜中的增塑剂会渗出。渗出的增塑剂通常是有毒的,会引起短期或长期的毒性反应。本文选择无机离子钙离子作为研究对象,使用甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸异辛酯(2-EHA)聚合成一种新的聚合物敏感膜基体,用来代替聚氯乙烯(PVC)和增塑剂。研究表明,所聚合的新型免增塑剂聚合物膜可以代替传统聚合物膜在离子选择性电极中使用。利用CA-SWCNT作为固体接触层,构建的新型免增塑剂聚合物膜电极具有稳定的能斯特响应,线性范围为1.0×10-6～1.0×10-3 M,检出限为3.7×10-7M。并且电极对CO2、O2和光的干扰具有良好的抗性,此外,在敏感膜和固体接触传导层之间没有水层的生成,新型合成膜表现出了良好的疏水性。该研究体系提供了一种新型的敏感膜,是一种可以改善传统全固体离子选择性电极敏感膜的新方法,对进一步开发离子选择性电极奠定了基础。3、全固态免增塑剂聚合物膜离子选择性电极对电中性有机分子的检测基于分子印迹聚合物(MIP)作为受体的聚合物膜电位传感器已成功开发用于检测各种有机和生物物种。但是,到目前为止,这些传感器都是以增塑的聚氯乙烯(PVC)作为敏感膜基体。这种增塑的PVC膜传感器通常会有以下问题;增塑剂浸出,炎症反应和弱的膜粘附能力。这些问题会限制传感器的广泛应用,尤其是在微型传感器的制造和生物体内测量时的使用。因此,本文首次研究了一种新型的基于MIP的免增塑剂电位传感器,使用MMA-2-EHA共聚物作为敏感膜基体,中性有机分子双酚A(BPA)作为模型,CA-SWCNT作为固体接触层。所提出的基于MIP免增塑剂电位型传感器具有出色的灵敏度和良好的选择性,检测极限为32 nM。此外,与传统的PVC为基体的MIP敏感膜相比,基于MMA-2-EHA的MIP膜具有更低的细胞毒性,更高的疏水性和更好的MIP分散能力。因此,在聚合物膜的电化学和光学MIP传感器的开发中,新型基于MIP的免增塑剂敏感膜可以代替传统的PVC敏感膜。