目前,碳及其復(fù)合材料已被廣泛應(yīng)用于科研及人們生活的各個領(lǐng)域。由于碳材料自身具有多樣性、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、很高的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)良的電子傳導(dǎo)能力、獨(dú)特的光學(xué)性能和環(huán)境友好等特點(diǎn),各種碳納米材料已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于電子設(shè)備、能量存儲、生物醫(yī)療、藥物緩釋及生物傳感等領(lǐng)域。越來越多的科研人員認(rèn)為碳納米材料是解決未來能源危機(jī)、環(huán)境污染、醫(yī)療技術(shù)更新等技術(shù)難題最具發(fā)展?jié)摿Φ牟牧�。因此各種碳及復(fù)合納米材料的合成、修飾及應(yīng)用等的研究是近年來最活躍的課題。近年來,碳材料如碳納米管、石墨烯、活性炭及碳凝膠等在傳感領(lǐng)域也得到迅速發(fā)展。由于這些材料具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和催化性能,是制備傳感器的理想材料,在氣體傳感、生物小分子、蛋白質(zhì)、細(xì)胞及疾病診斷等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本論文旨在研究和發(fā)展新型碳材料,制備碳基電化學(xué)傳感器用于各種生物小分子的檢測,主要內(nèi)容概括如下:（一）采用冷凍干燥法一步成型制備具有三維連續(xù)蜂窩狀結(jié)構(gòu)的碳?xì)饽z,并研究其在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。我們利用氧化石墨烯（GO）、多壁碳納米管（MWCNTs）及Nafion的三元體系,采用冷凍干燥的方法制備多孔碳?xì)饽z（CAGs）。在這個復(fù)合體系中,氧化石墨烯獨(dú)有的片層結(jié)構(gòu)... 

【文章來源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

生物傳感器結(jié)構(gòu)、原理示意圖

表面工程、生物醫(yī)藥[63]以及場發(fā)射材料[64]等領(lǐng)域且具有廣闊的應(yīng)用前景。1.1.3.2 碳納米管的結(jié)構(gòu)與性能從日本科學(xué)家飯島城男等人分別在 1991 年和 1993 年首次發(fā)現(xiàn)多壁碳納米管（MWCNTs）和單壁碳納米管（SWCNTs）開始，人們對碳納米管的結(jié)構(gòu)、分類、性能及其應(yīng)用進(jìn)行了諸多研究，開辟了一個碳納米材料的全新領(lǐng)域。碳納米管（CNTs）是由單層或多層石墨烯片卷曲而成的具有完整分子結(jié)構(gòu)的無縫中空管狀的、兩端是由七邊形或者五邊形封閉而成的、直徑在幾納米到幾十納米之間的一維碳納米材料。CNTs 中的碳原子以六邊形形式排列成幾層甚至十幾層（層間距 0.34nm）的同軸圓管，主要以 sp2 雜化形成 π-π 鍵（也含有少量的 sp3雜化鍵）。如圖 1.2，根據(jù) CNTs 中同軸圓管的層數(shù)可以將其分為：單壁碳納米管（SWCNTs）、雙壁碳納米管（DWCNTs）和多壁碳納米管（MWCNTs）。按照 CNTs的生長取向可分為無定向碳納米管（Non-directional carbon nanotubes）和定向排列的碳納米管（Aligned carbon nanotubes）。根據(jù) CNTs 中碳六邊形沿軸向的取向可分為手性管（Chiral）、椅型管（Armchair）和鋸齒型管（Zig-zag）。

利用靜電紡絲技術(shù)制備的 CNF 已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于傳感領(lǐng)域。Manesh 等靜電紡絲技術(shù)制備碳納米管摻雜的聚丙烯腈多孔碳納米纖維并應(yīng)用于葡測。由于碳納米纖維具有很多的微孔能大大的提高傳感器的靈敏度。Zh]制備了具有大比表面積并且導(dǎo)電性能良好的聚丙烯腈 CNF 電致發(fā)光傳感感器具有檢測速度快、靈敏度高等特點(diǎn)。Liu 等人[106]通過靜電紡絲技術(shù)維 NiCo2O4碳納米纖維并應(yīng)用于葡萄糖的無酶檢測中（如圖 1.4）。實(shí)驗(yàn)所獲得的獨(dú)特三維結(jié)構(gòu) NiCo2O4碳納米纖維復(fù)合材料具有良好的結(jié)晶性能在碳納米纖維骨架上均勻地生長 NiCo2O4納米管，得益于具有良好分iCo2O4和具有良好導(dǎo)電性碳納米纖維網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同效應(yīng)。該碳納米纖維復(fù) 0.005～19.175 mM 的檢測范圍內(nèi)，電流響應(yīng)和葡萄糖濃度之間具有很好系，線性相關(guān)系數(shù)為 0.998。以及對葡萄糖檢測靈敏度為 1947.2 μA·mM 1·極限為 1.5 μM（S/N=3）。此外，還測試了該傳感器在實(shí)際血清樣本中的，取得了滿意的效果。該研究表明，三維 NiCo2O4碳納米纖維是一種具傳感潛力的獨(dú)特材料。


本文編號：3506329