基于聚n-异丙基丙烯酰胺共聚物的温度响应传感器研究

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1、学校代码10530学号201510141453分类号O641密级硕士学位论文基于聚N-异丙基丙烯酰胺共聚物的温度响应传感器研究学位申请人向婷指导教师费俊杰教授学院名称化学学院学科专业化学研究方向分析化学二零一八年六月StudiesonTemperature-responsiveelectrochemicalsensorbasedonpoly(N-isopropylacrylamide)copolymerCandidateTingXiangSupervisorProf.JunjieFeiCollegeCollegeofCh

2、emistryProgramChemistrySpecializationAnalyticalChemistryDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateJune,2018摘要摘要为了开发高效、高灵敏性的电化学传感器，单一材料修饰的电极已不能达到科学家的要求。科学家们试图将不同性质的材料结合形成复合材料，从而带给电极单一组分不具备的多种材料协同的新特性。目前，聚合物与纳米材料结合形成的复合材料是研究最广泛的领域。温敏聚合物是分子构象受温度调控的智能大分子，纳

3、米材料具有优良的导电性，将两者结合得到具有温敏特性的电极修饰材料。通过调节环境温度从而实现电化学性能的调控，为智能化的电化学传感器开辟了新的方向。本论文的主要工作总结如下：（1）合成了纳米复合材料RG-MWCNTs和具有温度响应的共聚物聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸丁酯）（P(NIPAM-co-MBA)）。基于这两种材料制备了PGM温敏复合膜将之修饰到玻碳电极表面。以P(NIPAM-co-MBA)的LCST（30℃）为界，检测对乙酰氨基苯酚（ACOP）时有明显的温度响应“开-关”特性，在20℃和38℃之间反复改

4、变溶液温度，ACOP在38℃的峰电流没有出现大幅度衰减，说明具有良好的可逆性。在“开”状态时，检测溶液中的ACOP具有较宽的线性范围。（2）用自由基聚合的方法合成了温敏共聚物聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸甲酯）P(NIPAM-co-MMA)，在30℃时发生相变。加入羧基化碳纳米管（MWCNTs(COOH)），Nafion膜，制备了PMN修饰电极。以P(NIPAM-co-MMA)的LCST（30℃）为界，在检测溶液中的对苯二酚时PMN电极具有明显的温度响应“开-关”效应。在22℃和40℃之间多次改变溶液温度，HQ

5、在40℃时的响应电流没有出现大幅度衰减，说明温度开关具有可逆性。并且在“开”状态检测溶液中的HQ具有较宽的线性范围和较低的检出限。（3）合成了温敏共聚物聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-氮羟甲基丙烯酰胺）P(NIPAM-co-NHMPA)和纳米金。将两者按一定比例混合用滴涂法修饰在玻碳电极表面。检测溶液中的肾上腺素具有显著的温度“开-关”特性。在50℃时峰电流值远远大于15℃时的峰电流值，并在15℃和50℃之间反复改变溶液温度，在50℃的峰电流值衰减小。关键词：纳米材料；温度响应电化学传感器；温度可逆开关。IAbstract

6、AbstractInordertodevelopanefficientandhighlysensitiveelectrochemicalsensor,asinglematerial-modifiedelectrodecannotmeettherequirementsofscientists.Scientistshaveattemptedtocombinedifferenttypesofmaterialstoformcomposites,therebygivingtheelectrodeauniquecombination

7、ofnewmaterialsthatarenotavailableinasinglecomponent.Atpresent,thecompositematerialcombinedpolymerandnanomaterialsisthemostwidelystudiedfield.Thermoresponsivepolymersarepolymerswhosemolecularconformationisaffectedbytemperature.Nanomaterialshaveexcellentconductivit

8、y,andtheyarecombinedtoobtainelectrode-modifiedmaterialswithtemperature-sensitiveproperties.Byregulatingtheambienttemperaturetoachievetheregulationofelectrochem