碳纳米材料修饰电极及电化学性能研究取得系列进展

中科院兰州化学物理研究所院西北特色植物资源化学重点实验室/甘肃省天然药物重点实验室药物分子识别研究组在新型碳纳米材料修饰电极制备和应用研究方面取得系列进展。

    采用以静电纺丝法合成的铑纳米粒子负载碳纳米纤维制备出修饰热解石墨电极，该修饰电极对环境污染物水合肼具有良好的电化学催化活性，对水合肼进行的计时电流测定中，氧化电流与水合肼浓度(在5×10-7 M~1.75×10-4 M范围内)呈现良好的线性关系，并且该修饰电极具有良好的灵敏度、选择性和抗干扰能力。这一研究结果最近发表在Electrochemistry Communications(Electrochemistry Communications 2010，12，422-426)上。

    碳纳米材料因其比表面积大、导电性高、表面易修饰、化学惰性高和材料成本低等优点在电化学传感器、生物传感器等研究领域有着广阔的应用空间。近年来，课题组以构建基于分子识别的新型生物电化学传感器为目标，先期开展了可用于高效担载合成受体的多种碳纳米材料修饰电极的制备与电化学性能研究。先后制备了有序介孔碳修饰热解石墨电极、富介孔活性碳修饰热解石墨电极、贵金属/碳纳米管复合材料修饰电极，以及采用电纺丝法一步合成的铑和银纳米粒子负载的碳纳米纤维制备的化学修饰热解石墨电极(nano-Rh/CNF/Nafion/PGE和nano-Ag/CNF/Nafion/PGE)。在对修饰电极电化学性能评价的基础上，进一步考察了这些新型碳纳米材料修饰电极对生物小分子、药物分子和环境污染物分子的电化学分析和传感性能。研究结果表明，新型碳纳米材料大大改善了电极表面的电子传递性能和电催化能力，对生物、药物和环境分子在电极表面的电子传递具有良好的促进作用，可以大幅度降低它们的氧化电位，增大氧化峰电流，提高传感器的灵敏度和选择性。取得的系列研究成果已在国际电分析与传感器领域最具影响力的期刊《生物传感器与生物电子学》(Biosensors and Bioelectronics, 2009，24，3391-3394)，以及Electrochimica Acta(Electrochimica Acta，2010，55，2799-2804)，Talanta(Talanta，2009，78，1211-1214)，Electroanalysis(Electroanalysis，2009，21，1200-1206)和Journal of Electroanalytical Chemistry(Journal of Electroanalytical Chemistry，2009，633，264-267)等刊物发表。

    目前的研究工作将有助于进一步开展纳米材料的生物功能化修饰电极制备及生物电化学传感器研究。