[01272495]碳纳米管/羧甲基壳聚糖修饰电极对抗坏血酸的电化学性能研究

课题来源与背景

任务来源：河南省2013年基础与前沿技术研究计划项目，项目编号：132300410312。

项目名称：《碳纳米管/羧甲基壳聚糖修饰电极对抗坏血酸的电化学性能研究》

背景：碳纳米管自从被人类发现以来，就一直被誉为未来的材料，是近年来国际科学的前沿领域之一。由于碳纳米管具有独特的空间结构、优良的导电和催化活性等性质，目前其在化学修饰电极和电化学生物传感器等领域成为研究热点。

化学修饰电极是当前电化学、电分析化学中十分活跃的研究领域，其应用范围十分广泛。近年来化学修饰电极在生物样品、药物分析、金属离子测定、环境监测及其它方面拥有广泛应用。目前很多研究者开始关注采用化学手段来修饰电极表面，即化学修饰电极，这主要是由于受电极材料种类的制约，由于人类对环境质量越来越重视。

文献已报道的碳纳米管分散剂为N，N-二甲基甲酰胺、疏水性表面活性剂双十六烷基磷酸（DHP）、Nafion、十二烷基苯磺酸钠、DNA等。但效果都不是很好，对多壁碳纳米管寻找良好的分散剂还有待于进一步的研究与探讨。对于用碳米管羧甲基壳聚糖修饰电极测定抗坏血酸的含量尚未见文献报道。

2. 研究的目的与意义报道的有关抗坏血酸的测定方法有碘量法、色谱法、毛细管电泳法、火焰原子吸收光谱法、分光光度法等。其中抗坏血酸在玻碳电极或金属电极上的氧化需要较高的氧化电位，因此在检测过程中易受到其他生物物质的干扰。

通过本课题的研究，探讨了羧甲基壳聚糖复合多壁碳纳米管修饰电极等一系列电极的制备，研究了对抗坏血酸、双氧水、多巴胺、槲皮素、尿酸等物质的电化学行为。制备的修饰电极可以大大提高检测的灵敏度，增加现有的分析检测手段，将为药物检测、生物分析等提供一种新的操作简单、方便快捷、灵敏度高的检测方法，也为修饰电极在电化学方面的应用提供科学依据。

3. 主要的论点和论据通过本课题的研究，探讨了羧甲基壳聚糖复合多壁碳纳米管修饰电极等一系列电极的制备，研究了对抗坏血酸、双氧水、多巴胺、槲皮素、尿酸等物质的电化学行为。

（1）利用羧甲基壳聚糖分散多壁碳纳米管的协同效应及电催化的性能，将复合膜修饰在玻碳电极上，制备一种新型电化学传感器对Vc进行检测。

（2）将甘氨酸和壳聚糖吸附在玻碳电极基底表面制备了Gly-CTS-GCE电极，具备制备简单、重现性和稳定性好的特点。

在测定时AA和UA峰电流均随浓度、扫描速度的增大而增大，峰电流与浓度呈现良好线性关系，可用于AA和UA同时测定。

以往应用壳聚糖、多壁碳纳米管和HRP修饰电极时，大多采取简单混合的方法，而本工作制备了HRP-CTS/C-MWNTs/GCE电化学传感器，采用循环伏安电化学分析法，对痕量过氧化氢的电化学性能进行研究，并测定了市售双氧水的含量。

采用直接滴涂法制备羧甲基壳聚糖（CMCS）复合多壁碳纳米管（WMCNTs）修饰电极，将两者的特性复合起来经过改性，发挥两者的协同效应，应用于电化学传感器的制备。实现对检测物的灵敏、方便快捷的检测。将为槲皮素的检测提供一种新的操作简单，方便快捷，灵敏度高的检测方法。

创见与创新创新之一：目前报道的方法大都是利用表面活性剂或对MWNT进行各种修饰以实现其在单体溶液中的分散后再进行电化学聚合。本研究是利用羧甲基壳聚糖分散多壁碳纳米管的协同效应及电催化的性能，将复合膜修饰在玻碳电极上，制备一种新型电化学传感器对Vc进行检测。

创新之二：UA和AA可以通过伏安法测定，在裸电极上AA和 UA 的氧化峰电位很接近，用裸电极直接测定，因为具有相近的氧化电位，导致伏安曲线重叠，难以准确测定但用甘氨酸和壳聚糖复合制备Gly-CTS-GCE修饰电极，通过循环伏安法检测AA和UA的含量，也可实现对AA 、UA的同时检测。

创新之三：以往应用壳聚糖、多壁碳纳米管和HRP修饰电极时，大多采取简单混合的方法，而本工作制备了HRP-CTS/C-MWNTs/GCE电化学传感器，采用循环伏安电化学分析法，对痕量过氧化氢的电化学性能进行研究，并测定了市售双氧水的含量。

创新之四：本研究采用直接滴涂法制备羧甲基壳聚糖（CMCS）复合多壁碳纳米管（WMCNTs）修饰电极，将两者的特性复合起来经过改性，发挥两者的协同效应，应用于电化学传感器的制备。实现对检测物的灵敏、方便快捷的检测。将为槲皮素的检测提供一种新的操作简单，方便快捷，灵敏度高的检测方法。

5.社会经济效益本项目的研究制备新型修辞玻碳电极，可以测定维生素C的含量，双氧水，多巴胺、槲皮素，尿酸。

既具有壳聚糖的属性，又有碳纳米管的特征，既解决了壳聚糖水溶性差、碳纳米管分散较难的缺点，同时也提高了检测效率丰富了电极材料的种类，节约了的检测的生产成本，提高了检测的速度，设备轻便，易操作，具有广泛的应用前景，如果能够能够进一步推广应用，将可实现节能降耗，环保经济的目的。

该方法是绿色的，可行的，有利于节能降耗。

因此，本项目研究内容具有重要的社会效益。