[發(fā)明專利]基于碳納米管-富勒烯復合物的非酶電化學傳感器的構建方法及應用

有效

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• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107167502B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 武海;李響;陳淼淼;魏婷
• 申請（專利權）人: 阜陽師范學院
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30
• 代理公司: 北京冠榆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 魏振柯

本發(fā)明公開基于碳納米管?富勒烯復合材料的非酶電化學傳感器的構建方法及應用。傳感器的制作方法包括如下步驟：(1)多壁碳納米管(MWCNTs)的預活化；(2)多壁碳納米管與鋅卟啉富勒烯(ZnP?C₆₀)的復合材料(MWCNTs?ZnP?C₆₀)的制備(3)借助四辛基溴化銨(TOAB)喚醒MWCNTs?ZnP?C₆₀電化學活性，將其修飾于玻碳電極表面(GCE)，構建非酶電化學傳感器的構建(TOAB/MWCNTs?ZnP?C₆₀/GCE)。本發(fā)明利用ZnP?C₆₀為電子中間介體，以MWCNTs為電子轉移促進劑，以TOAB為中間介體ZnP?C₆₀的電子喚醒劑，三者協(xié)同作用，制備成具有良好的電化學活性的MWCNTs?ZnP?C₆₀納米復合物，在TOAB膜內，構建具有優(yōu)良電催化性能的非酶電化學傳感器，并應用于亞硝酸鹽的檢測。

技術領域

本發(fā)明涉及電化學傳感器，更具體地，涉及一種基于碳納米管-富勒烯復合物的非酶電化學傳感器的構建方法及應用。

背景技術

卟啉具有四吡咯的大環(huán)結構，它的結構十分穩(wěn)定。當卟啉環(huán)中的兩個質子被金屬原子取代后就成為了金屬卟啉。無論是卟啉還是金屬卟啉化合物，它們具有高熔點，顏色深，大多數都不溶于水和對熱穩(wěn)定等物理性質。同時它們又具易發(fā)生有氧化還原反應，絡合反應，配體交換反應等化學性質。具有獨特的三維空間立體結構和電子結構的富勒烯C₆₀，具有比較小的電子重組能和較強的吸電子的特性，使得富勒烯C₆₀成為性能良好的電子受體。而具有共軛大π結構的卟啉化合物又是性能良好的電子給體，所以二者可以復合成給體—受體(D-A)衍生物。由于這類化合物的分子內存在著明顯的光誘導電子轉移，所以基于卟啉為基體的衍生物備受化學家的親睞，尤其在電化學傳感器的構建上得到廣泛地應用。

卟啉和金屬卟啉都是高熔點比較高、深顏色的固體，大多數都難溶于水，不溶于堿，不會發(fā)生酯化作用，并且對熱極其穩(wěn)定。金屬卟啉化合物中的金屬離子和卟啉基之間的所形成的化學鍵具有可變性并且M-N鍵的反應活性也比較高。由于卟啉環(huán)的自身又可以發(fā)生一些代表性的芳香性取代反應，所以這就決定了金屬卟啉化合物具有許多特殊的化學反應活性。比如配體之間的交換反應和分子之間的氧化原反應等，使其卟啉以及它的衍生物已經被廣泛的應用與生物學，仿生學以及化學。

C₆₀是一種有60個碳原子構成的籠狀結構的球形分子，它有十二個五元環(huán)以及若干個六元環(huán)所組成，60個碳原子在空間上構成了空間三維的32個面，每個頂點都由碳原子所占據，這種結構和足球的結構極其相似，所以人們常稱之為足球烯。C₆₀的密度較低熔點較高，是具有大π的球狀的非極性分子，因此它易溶于內部具有大π鍵的這一類芳香性溶劑。C₆₀所具有的這些結構物理化學上的特點，就決定了它的獨特的物理化學生物活性，同時也決定著它的用途和應用的前景。C₆₀本身不溶于水，但其所形成的易溶于水的復合物在醫(yī)學、生物學、化學方面都有廣泛的應用。

C₆₀是一種缺電子化合物，所以它具有易得到電子的這一反應活性。具有給電子能力的卟啉和作為電子受體的C₆₀，二者結合在一起具有可以使正向電子轉移加速以及使逆向電子轉移減小的性能。與此同時，卟啉-C₆₀這一類化合物是通過單鍵連接在一起的，這類化合物溶解在溶劑中就能發(fā)生自由轉動，因此可以自發(fā)地調整卟啉和C₆₀分子之間的距離，又因為C₆₀和卟啉二者之間或者卟啉-C₆₀自身的分子和分子間是可以通過π-π電子或者π-π軌道之間的相互作用從而發(fā)生電荷傳遞，更進一步的提高分子內電荷轉移的速度。