基于单壁碳纳米管-DNA酶复合结构的电化学生物传感器

结合DNA酶优异的氧化还原催化特性和碳纳米管的电化学特性, 制备了单壁碳纳米管-DNA酶复合材料, 并通过壳聚糖将其固定到玻碳电极表面构建了电化学生物传感界面. 研究了单壁碳纳米管-DNA酶复合结构的氧化还原反应催化特性, 并以此为传感平台构建了葡萄糖氧化酶电化学生物传感器. 结果表明, 单壁碳纳米管-DNA酶复合材料修饰的电极对过氧化氢的响应具有较宽的线性范围(5×10^-6~1×10^-2 mol/L)和良好的检测灵敏度(检出限为1×10^-6 mol/L). 采用制备的葡萄糖氧化酶传感器实现了对葡萄糖的快速灵敏检测.     

基于单壁碳纳米管-十二醛复合材料的DNA电化学传感器

将单壁碳纳米管(SWNTs)和十二醛(DA)混合超声分散,得到均匀、稳定的无机-有机纳米复合材料(SWNTs-DA)。将其滴涂在玻碳电极表面晾干得到复合材料修饰电极(SWNTs-DA/GCE),再通过胺醛缩合反应将末端修饰氨基的单链DNA探针共价固定在SWNTs-DA/GCE表面,构建了一种新型的DNA电化学传感器。以[Fe(CN)6]3-/4-为电活性探针,采用循环伏安法和电化学阻抗法对传感器的层层组装过程进行表征。以亚甲基蓝(MB)作为杂交指示剂,考察了传感器分析性能。实验结果表明,MB在传感器上的峰电流值(Ip)与互补序列浓度对数值(lgcS2)在1.0×10-15～1.0×10-10mol/L范围内呈良好的线性关系(r=0.998)。根据3倍信噪比(S/N=3),计算得检出限为2.0×10-16mol/L。选择性实验表明该传感器能对互补序列、三碱基错配序列和非互补序列进行很好的识别。     

基于单壁碳纳米管的功能分子电子器件研究

单壁碳纳米管具有完美的一维纳米结构、良好的导电性和电子弹道输运特性, 被认为是新一代电子学器件的重要基础材料. 作者介绍了两种构筑基于单壁碳纳米管的功能化场效应晶体管的策略, 使用纳米刻蚀法可以制备稳定的功能化单分子器件, 使用表面化学修饰法则提供了发展新型纳米传感器件的简易途径. 针对分子与电极间的非欧姆接触问题, 作者着重介绍了制备羧基功能化单壁碳纳米管点电极的普适性方法, 并将导电分子通过酰胺键共价嵌入碳纳米管电极之间, 从而制备稳定的单分子电子器件. 这一体系为发展无需标记、高选择性的快速单分子检测方法提供了机会, 在实际的工业应用及基础科学研究中都具有广阔的应用前景.     

用羟基磷灰石和单壁碳纳米管制备葡萄糖传感器的研究

在滴涂法制得单壁碳纳米管(SWNTs)修饰电极的基础上,采用电化学方法沉积纳米羟基磷灰石(HA)涂层,进而利用分子组装技术将葡萄糖氧化酶(GOD)固定到该电极上,制得的修饰电极的循环伏安测量结果表明,GOD发生了直接的电子传递.GOD-HA-SWNTs/GC修饰电极对不同浓度的葡萄糖呈现两个良好的线性响应范围,有望开发...     

基于钯-单臂碳纳米管纳米结构的无酶葡萄糖生物传感器

葡萄糖的测定对于医药行业、废水处理、食品、纺织工业、环境监测等具有重要意义.贵金属材料及其复合物,由于对葡萄糖具有电催化活性,可直接测定葡萄糖,因此利用该类材料构建无酶传感器成为研究的热点.     

单壁碳纳米管的手性测量

单壁碳纳米管的制备方法主要包括物理法和化学法两种,不同制备方法的产物中包含很多种不同手性指数的单壁碳纳米管及杂质,而不同手性的单壁碳纳米管其作用完全不同,从而有不同的应用。采用化学方法——钴钼催化剂气相沉积法和物理方法——激光烧蚀气相沉积法制备单壁碳纳米管,用紫外–可见–近红外吸收光谱、荧光光谱及拉曼光谱法分别对其进行手性测量。结果表明,钴钼催化剂气相沉积法制得样品富含半导体型单壁碳纳米管,而激光烧蚀气相沉积法制得样品中主要为金属型单壁碳纳米管。分别得到了两种制备方法样品的手性分布。     

扶手椅型单壁碳纳米管的理论研究

用半经验的AM1和PM3 方法,对不同长度的扶手椅型单壁碳纳米管(3,3)进行了理论研究.讨论了其几何结构、前线轨道的分布情况和红外光谱.结果表明:碳纳米管中的六边形不再像石墨中的六边形,而是发生了变形;从碳纳米管的中间到两端,各层碳原子在前线轨道中的轨道系数的平方和呈现规律性衰减的锯齿状变化;用AM1方法计算得扶手椅型单壁碳纳米管(3,3)的红外特征吸收波数约在1290～1645cm^-1之间.     

基于单壁碳纳米管和目标诱导适体转移电化学适体传感器检测腺苷

以修饰于电极表面的单壁碳纳米管(SWNTs)作为适体固定平台,基于目标诱导适体(Aptamer)转移,构建了检测腺苷的电化学适体传感器。将SWNTs修饰到玻碳电极表面,没有目标物腺苷时,亚甲基蓝标记的腺苷适体(MB-Aptamer)通过适体与SWNTs之间强的相互作用固定在电极表面,此时电极表面因为有大量MB存在,能够检测到强的MB氧化电流信号。当引入腺苷后,因为腺苷与适体的相互作用力大于适体与SWNTs的相互作用力,迫使MB-Aptamer脱离电极进入溶液,此时电极表面MB量减少,导致MB氧化电流强度减弱,根据加入腺苷前后传感器表面MB氧化电流强度的变化,采用方波脉冲伏安法对腺苷进行检测。结果表明,MB氧化电流信号比值与腺苷浓度在0.0010~0.50 nmol/L之间呈良好的线性关系,检出限为0.49 pmol/L(S/N=3)。     

基于溶液法的单壁碳纳米管手性分离

本文综述了基于溶液法分离策略,利用表面活性剂、生物分子、共轭聚合物分子在溶液中分散或选择性分散单壁碳纳米管(SWCNTs),结合各种分离技术获得单一手性SWCNTs的研究进展.阐述了不同体系中SWCNTs手性分离的原理,综合比较了不同分离技术的优缺点.单一手性SWCNTs分离技术的不断进展有助于推动单壁碳纳米管的进一步研究与应用.     

多壁碳纳米管-分子印迹传感器测定盐酸克伦特罗

结合碳纳米材料和分子印迹技术,建立了以K3[Fe(CN)6]为探针测定盐酸克伦特罗的方法。以邻苯二胺为功能单体,盐酸克伦特罗为模板,采用电化学聚合法在多壁碳纳米管修饰电极表面制备了分子印迹薄膜。用乙腈水溶液可快速去除模板,得到多壁碳纳米管-分子印迹传感器。用循环伏安法、交流阻抗法和石英晶体微天平技术对印迹膜进行了表征,膜厚为12.3 nm。K3[Fe(CN)6]的相对峰电流与盐酸克伦特罗的浓度在4.0×10-8～6.6×10-6 mol/L范围内呈线性关系,检测限为8.1×10-9 mol/L。选择性实验表明传感器对结构类似物具有较强的抗干扰能力。此传感器可用于猪肉中盐酸克伦特罗的测定,加标回收率为101.3%～107.9%。     

单壁碳纳米管的结构修饰

由于单壁碳纳米管具有独特的结构、电学及机械等性能，可望在许多新领域得 到应用，已引起广泛的关注。但由于单壁碳纳米管不溶于水和常见的有机溶剂，极 大地制约了其应用性能的研究。随着单壁碳纳米管制备技术的不断完善，其研究方 向已开始转向结构修饰及应用性能的研究。主要介绍近年来单壁碳纳米管结构修饰 方面的最新发展状况，重点讨论化学功能化及物理吸附。     

基于单壁碳纳米管/Nafion/铜纳米粒子复合材料的多巴胺传感器的研制

通过电沉积金属铜于单壁碳纳米管( SWNTs)/Nafion 修饰的玻碳电极表面构建了一种经济且制备简单的多巴胺传感器。该纳米材料的形貌和成分用扫描电镜和能谱仪表征。不同扫速和pH条件下,以其修饰玻碳电极构建的电化学体系受吸附控制。多巴胺在该电极表面的反应机理为两电子双质子的过程,电荷转移系数α=0.6,电子转移数n=2.67,异相电子转移速率ks=1.38 s-1。在优化条件下,用微分脉冲伏安法检测多巴胺的线性方程为Ipa(μA)=-0.054c(μmol/L)-3.82(R2=0.9988),线性范围5~100μmol/L,检出限为0.014μmol/L(S/N=3)。此传感器制备简单、成本低、灵敏性高、稳定性好、重现性好,检测人尿液中多巴胺的回收率为96.5%~100.4%,相对标准偏差为1.2%~2.4%。     

无酶葡萄糖传感器

利用葡萄糖在镍电极上的电化学氧化．制备了无酶葡萄糖传感器,研究了其电化学氧化机理．并测定了血清中葡萄糖的含量。在较高的pH值和570 mV的电位条件下,镍电极上产生的Ni(Ⅲ)具有氧化剂的作用,能直接氧化葡萄糖为葡萄糖酸内酯,产生的正比于葡萄糖浓度的电流响应可以定量样品中的葡萄糖含量。传感器由镍棒、铂丝对极和Ag/AgCl参比电极构成;对葡萄糖的响应时间小于1 min,进样间隔时间为3 min;对葡萄糖的电流响应范围为1．96×10~(-5)～1．80×10~(-4)mol/L,检测限为9．80×10~(-6)mol/L。传感器未使用葡萄糖氧化酶或其他生物酶,受温度的影响较小,样品中的氧对测定没有影响。在镍电极上,抗坏血酸、尿酸和多巴胺等物质不干扰血清中葡萄糖的测定。传感器用于测定血清中葡萄糖含量,相对标准偏差为4．3％。与己糖激酶法的测定结果一致。传感器制备简单,无需特殊保管,经简单处理后可重复使用。     

无酶葡萄糖传感器

葡萄糖传感器在几十年的发展中取得了重大进展,经历了三代基于酶葡萄糖传感器之后,现已进入第四代无酶葡萄糖传感器的发展阶段.本文从基于酶和无酶两类介绍了不同葡萄糖传感器的测试原理,综述了近年来纳米材料在无酶电化学葡萄糖传感器方面应用的主要研究进展,对不同类别纳米材料的制备方法以及所构建传感器的灵敏度、选择性、检测范围和稳定性等进行了评述,分析了制约无酶葡萄糖传感器商业化应用的主要原因.其中,贵金属纳米材料主要讨论了铂、金和钯;过渡金属纳米材料主要讨论了镍、铜以及其氧化物;双金属纳米材料主要讨论了合金和复合物;碳纳米材料主要讨论了单壁(多壁)碳纳米管和石墨烯.此外,本文也对无酶葡萄糖传感器的发展方向和趋势进行了展望.     

基于磁性碳纳米管修饰印刷电极的无酶型HIV p24安培免疫传感器

在多壁碳纳米管(MWNTs)表面固定Fe3O4(核)/Au(壳)纳米微粒(GMP),使其具有超顺磁性,包被p24抗体(anti p24),制得检测探针(MWNTs-GMP/anti p24);在磁场作用下将此探针吸附于N,N'-双(2-羟基苯亚甲基)邻苯二胺合铜(CuRb)修饰的碳基丝网印刷电极(SPCE|CuRb)表面,制得了免疫传感电极(SPCE|CuRb/MWNTs-GMP/anti p24)。当此电极在含p24样本中于室温下温育15min后,随p24浓度的增加在电极表面生成的免疫复合物增加,导致CuRb对H2O2的催化还原电流下降。在含5mmol/L H2O2的PBS(pH7.0)中和-300mV下,催化还原电流降低值ΔIo与p24浓度在0.6～160μg/L呈线性关系;检出限为0.32μg/L(3σ)。将其用于实际样品检测,结果与标准EILSA方法一致。由于MWNTs-GMP/anti p24具有超顺磁性,并可以显著提高电极比表面积及anti p24负载量,而CuRb代替易失活的HRP酶,使得该传感器灵敏度和稳定性俱佳,电极表面可更新,可用于艾滋病人血清中p24筛测。     

单壁碳纳米管的轴向能带工程

单壁碳纳米管具有优异的电子学特性,是制备新一代高性能集成电路的重要材料.碳纳米管芯片之路存在诸多挑战,包括直径和手性的控制生长方法、金属性和半导体性单壁碳纳米管的分离方法、器件加工与集成方法等.这些课题从本质上讲大多属于化学问题,因此碳纳米管芯片研究为化学家们提供了新的机遇与挑战.过去10年来,我们围绕单壁碳纳米管的轴向能带工程这一研究思路,开展了一系列碳纳米管芯片的基础探索工作,发展了若干有效的单壁碳纳米管局域能带的调控方法,包括温度阶跃生长法、脉冲供料生长法、基底调控法以及形变调控法等.本文系统地阐述了这些局域能带调控方法,为使读者对该领域的研究进展有一个较为全面的了解,文中对其他课题组开展的代表性工作也给予了综述性介绍.     

多壁碳纳米管互连的单壁碳纳米管晶体管的频率特性

用多壁碳纳米管(MWCNTs)作为互连线制备出了单壁碳纳米管场效应晶体管(SWCNT FETs), 对比研究了用多壁碳纳米管作为互连线和用金属作为互连线的两种情况. 结果表明, 二者的直流(DC)性能基本一致, 而用多壁碳纳米管作为互连线的交流(AC)性能略优于用金属作为互连的情况. 交流测量表明, 至少在20 MHz的频率下, 多壁碳纳米管互连的单壁碳纳米管晶体管仍有很好的响应速率, 器件能够正常工作.     

基于层层组装钴铝水滑石/聚电解质包裹碳纳米管的无酶葡萄糖传感器

采用共沉淀法合成了钴铝水滑石(CoAl-LDH),将CoAl-LDH与PSS包裹的CNTs(CNTs@PSS)通过层层自组装法构筑CNTs@PSS/CoAl-LDH多层膜电极,并将其应用于葡萄糖的分析测定。X射线衍射光谱、红外光谱和SEM表明:共沉淀法合成的CoAl-LDH具有典型的水滑石特征峰及形貌。电化学阻抗谱表明:CoAl-LDH可与CNTs@PSS均匀有效地组装构筑多层膜。电化学研究表明:CNTs的引入很好地提高了CoAl-LDH修饰电极的灵敏度。研究结果表明该传感器对葡萄糖在3.0×10-6～4.98×10-4mol/L范围内呈良好的线性响应,灵敏度为1.03×10-3A.L/mol。     

普鲁士蓝包覆碳纳米管复合物修饰无酶过氧化氢传感器的研制及应用

本文通过在碳纳米管(MWNTs)表面原位自发还原形成普鲁士蓝纳米颗粒(PB),制备PB包覆的MWNTs纳米复合物(PB@MWNTs),并将其修饰于电极表面,直接催化过氧化氢,成功制得了一种无酶过氧化氢传感器。由于PB和MWNTs对过氧化氢都有较好的催化能力,使得制备的传感器具有好的性能。该传感器在H2O2浓度为1.8×10-7mol·L-1~4.2×10-3mol·L-1范围内,呈良好的线性,检测下限达到8.0×10-8mol·L-1(S/N=3),灵敏度为71.8A·L/mol/cm2。此外,传感器还表现出较好的稳定性、重现性和选择性