碳纳米管及碳糊电极在电分析化学中的应用

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第一部分文献综述碳纳米管除了具有纳米材料共有的性能:表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应以外,还具有良好的力学性能和电学特性能等。利用这些独特的性能,碳纳米管成了当前的一个研究热点,在电催化和电分析领域中有广阔的应用前景。本文主要对碳纳米管的结构、纯化、性能及其在分析化学中的应用作了评述。第二部分研究报告本论文以碳纳米管为电极材料,按照传统碳糊电极的制备方法制备碳纳米管糊电极。该电极可用来研究有机药物的伏安行为并用于其含量测定。同时,按照碳糊修饰电极的制作方法,将分子导线和碳纳米管两种纳米材料结合起来制做成碳纳米管糊修饰电极,相对于单种纳米材料做成的电极来说,该电极可进一步提高分析物的灵敏度,扩展了碳纳米管在分析化学中的应用范围。此外,在碳糊电极上研究了两种有机药物的伏安行为并对其含量进行测定。具体研究结果分述如下:第一章基于分子导线和碳纳米管催化作用的二甲双胍伏安法测定将一种以配位聚合物形式存在的的分子导线,[Cu(Ⅱ)4(bpp)4(maa)8(H2O)2).2H2O,(bpp=1,3-bis(4-pyridyl)propane,maa=2-methyla-crylic acid),和多壁碳纳米管(MWCNT)两种纳米材料结合起来制做工作电极CuMW/CNT/PE,MET在该电极上的伏安响应明显高于在其它电极上的伏安响应。这表明将两种具有不同功能的纳米材料结合起来能够扩大纳米材料在电分析化学中的应用面。基于此,建立了一种测定MET的伏安方法。在pH 7.2的BR缓冲溶液中,MET在0.97V(相对于SCE)的二阶导数氧化峰峰电流与MET浓度在9.0×10-7~5.0×10-5mol L-1的范围内成线性关系。检测限为6.5×10-7mol L-1。第二章Cu(Ⅱ)离子催化作用下二甲双胍的电化学氧化过程及其测定在NH3·H2O-NH4Cl(pH 8.9±0.1;0.1M)-2.0×10-4 M Cu(Ⅱ)支持电解质中,MET中的亚胺基-胍基在0.95V处产生一灵敏的催化氧化波。Cu(Ⅱ)离子对氧化峰峰电流的催化作用预示着Cu(Ⅱ)离子与水氧化过程电产生的活性氧种类形成一种Cu(Ⅱ)-氧配合物,这种配合物可将二甲双胍的氧化产物还原为二甲双胍,形成一个催化循环的过程。从生物化学的角度来看,催化循环预示着这种配合物能够抑制二甲双胍的氧化。此外,在相同实验条件下,MET在碳纳米管电极上(MWCNT/PE)的氧化峰电流是在碳糊电极上的三倍左右。基于此,建立了一种以MWCNT/PE为工作电极来测定MET的伏安方法。该催化峰的二阶导数峰电流与MET浓度在2.0×10-7~1.0×10-5M范围内成线性关系,检测限为6.7×10-8M。第三章丹参酮ⅡA在碳糊电极上的伏安行为及其测定研究了丹参酮ⅡA(TS)在碳糊电极(CPE)上的伏安行为:在0.2 mol L-1 BR(pH 2.36)的乙醇/水(40:60 v/v)中,TS的羰基发生单电子、单质子的氧化还原反应,该反应是一个有吸附特征的可逆过程;还原产物半醌自由基能稳定存在,这可能是由于CPE中疏水有机相阻止了该自由基的岐化反应。还原峰和氧化峰的峰电位分别为—0.31和—0.24 V(vs,SCE),二阶导数氧化峰峰电流与TS浓度在1.2×10-8~8.2×10-7mol L-1范围内呈线性关系,检出限为4.1×10-9mol L-1。本方法可用于复方丹参片中丹参酮总含量的测定。第四章三苯氧氨在碳糊电极上的伏案行为及其测定研究了三苯氧氨(TAM)在碳糊电极(CPE)上的伏安行为,在BR buffer(pH3.29±0.1)-methanol/water(18:82 v/v)支持电解质中,TAM在1.0V处产生一氧化波,该氧化波的二阶导数峰峰电流与TAM浓度在7.0×10-10~3.0×10-8mol·l-1范围内呈线性关系,检测限为1×10-10mol·l-1。该方法可用于药物制剂中三苯氧氨含量的测定。
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