碳纳米管修饰电极在电化学中应用

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1、二○○八年·第五期新技术应用碳纳米管修饰电极在电化学中应用112杨百勤李靖杜宝中（1.陕西科技大学化学与化工学院 西安 710021）（2.西安理工大学应用化学系 西安 710054）摘 要 对碳纳米管修饰电极的研究现状、制备方法、应用以及碳纳米管修饰电极的发展趋势作比较全面的综述。关键词 电化学碳纳米管修饰电极碳纳米管，又名巴基管（buckytube），是1991几个纳米到几十个纳米，长度一般在微米级，最长年由日本科学家饭岛澄男(SumioIijima)在高分辨者可达厘米级。透射电镜(HRTEM)下发现的一种针状的管形碳单2 碳纳米

2、管修饰电极的制备方法质。它以特有的力学、电学和化学性质，以及独特的准一维管状分子结构和在未来高科技领域中所具用通常方法制备出的CNT样品一般都含有金有的潜在应用价值，迅速成为化学、物理及材料科属催化剂颗粒和无定形碳等杂质，所以应用前需要学等领域的研究热点。目前，纳米碳管在理论计算、经过纯化步骤。纯化后的CNT通常是一种相互缠制备和纯化生长机理、光谱表征、物理化学性质以绕的、找不到终端的线团状结构，管壁间因存在强及在力学电学、化学和材料学等领域的应用研究正的范德华力而极易发生团聚且不溶于任何溶剂，这在向纵深发展，在一些方面已取得重大突破

3、。纳米些既不利于其在电极表面的修饰也不利于修饰后其碳管(CNT)的发现，开辟碳家族的又一同素异形优点的发挥。体和纳米材料研究的新领域。在制备修饰电极之前碳纳米管要经过一系列的由于CNT具有良好的导电性、催化活性和较处理，这些处理包括纯化、剪切、修饰、分散等步大的比表面积，尤其对过电位的大大降低及对部分骤。这是由于CNT自身的原因，也是为取得更好氧化还原蛋白质的直接电子转移现象，因此被广泛的修饰效果，CNT样品在修饰到基底电极表面前用于修饰电极的研究。碳纳米管在作为电极用于化都要经过必要的处理，然后再采用不同的方式修饰学反应时能促进电子

4、转移。碳纳米管的电化学和电到电极表面。不同的前处理模式极大地影响最终的催化行为研究已有不少报道。修饰电极性质。制备碳纳米管修饰电极的方法很多，现在就来1 碳纳米管的分类简单介绍几种。CNT属于富勒烯(fullerene)碳系，管状无缝中2.1 化学吸附法[4]空，具有完整的分子结构，由碳六元环构成的类石陈荣生等认为，由于CNT与碳纤维都有类[1]墨平面卷曲而成。管各单层两端由五边形或七边似石墨的平面结构，所以CNT可以吸附在碳纤维2形参与封闭。CNT中每个碳原子通过sp杂化与周表面形成较强的分子间力。制得的修饰电极可以用围3个碳原子相

5、连形成六角形网格结构，但通常因水直接冲洗而不影响活性。产生弯曲而形成空间拓扑结构，从而使某些碳原2.2 电化学聚合法3[2][5]子呈sp杂化状态。卷层数从一到数百不等。由Hughes等将羧基化的CNT分散在吡咯单体单层石墨片卷积而成的称为单壁碳纳米管(single-溶液中，通过电聚合制备MWNTPPy复合膜修饰[1]walledcarbonnanotube，SWNT)，制备时管径可控，电极。其成功基于CNT上的羧基在溶液中失去质一般在1～6nm之间，当管径>6nm后CNT结构子而带负电荷，在吡咯阳极氧化过程中进行掺杂，不稳定易塌陷。

6、SWNT轴向长度可达几百纳米甚从而共聚在电极表面。至几个微米。由两层以上柱状碳管同轴卷积而成2.3 渗入法的称为多壁碳纳米管multi-walledcarbonnanotube，掺入法是制备碳糊修饰电极的常用方法。[1～3]MWNT)，层间距约为0.34nm。MWNT管径由1969年Adams首创碳糊电极(CPE)以来，用15现代仪器(www.moderninstrs.org.cn)二○○八年·第五期[6][17]各种修饰物修饰的CPE获得飞速发展。Halbe等Wu等研究NO在用丙酮作分散剂制备的碳制得钴酞菁配合物的碳糊修饰电极，研究

7、CME对纳米管电极上的电化学响应，碳纳米管电极对NO[7]半光氨酸的催化氧化作用。Milan等将18-烷的电化学氧化表现出高的电催化活性和稳定性，催-7-4基胺混入碳糊电极中，得到修饰的CPE，然后在化电流与NO浓度在2×10~1.5×10mol/L的范-8EDC存在下将ss-DNA固定到电极上，或将18-烷围内有线性关系，检出限为8.0×10mol/L，且抗基酸修饰到CPE上，然后在EDC和NHS共存下，干扰性强，可用作NO的传感器。[18]ss-DNA通过dG残基与CPE中羧基结合制成ss-Musameh等用CNT修饰玻碳电极，明

8、显DNA修饰电极。地降低NADH的氧化过电位，显示显著的电催化活性。文献[2]、[12]、[19]研究多巴胺在不同裸电3 碳纳米管修饰电极在电化学方面应用极及相应CNT修饰电极上的循环伏安行为，发现3.1 电催化在CNT