基本信息
- 项目名称：
- 亚硝酸盐在聚丙烯酸碳纳米管修饰电极上的电化学行为研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文使用用聚丙烯酸分散多壁碳纳米管，制备了聚丙烯酸/多壁碳纳米管修饰玻碳电极（MWNTS/PAA/GCE）。使用扫描电子显微镜、计时库仑法对MWNTS/PAA/GCE进行了研究。在0.1mol/L的磷酸盐溶液中（pH4.0）亚硝酸盐在修饰电极上产生一峰电位为0.7V的灵敏氧化峰，优化了实验条件，检出限达4.0×10-8 mol/L。应用于食品中亚硝酸盐的检测，并与光度分析法进行比较，获满意结果。
- 详细介绍：
- 本文使用用聚丙烯酸（Mr>100000，以下简称PAA）分散多壁碳纳米管，制备了聚丙烯酸/多壁碳纳米管修饰玻碳电极（MWNTS/PAA/GCE）。使用扫描电子显微镜、计时库仑法对MWNTS/PAA/GCE进行了研究。在0.1mol/L的磷酸盐溶液中（pH4.0）亚硝酸盐在修饰电极上产生一峰电位为0.7V的灵敏氧化峰，与裸玻碳电极相比峰电位负移、峰电流显著增加。优化了实验条件，结果表明，亚硝酸盐在MWNTS/PAA/GCE上发生的是一电子一质子的氧化反应。在优化条件下，安培法检测亚硝酸盐浓度在8.0×10-8mol/L~2.0×10-4mol/L范围与峰电流呈现良好的线性关系，检出限达到4.0×10-8 mol/L。该法应用于食品中亚硝酸盐的检测，并与光度分析法进行比较，获满意结果。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本实验制备了丙烯酸（PAA）非共价修饰多壁碳纳米管，将其滴涂在电极表面，完成了对碳纳米管的多重修饰。采用该修饰膜对亚硝酸盐进行了检测，发现该修饰膜与裸电极相比，对亚硝酸钠的氧化过程起到了更好的催化和增敏效果。采用该方法对食品中的亚硝酸盐含量进行了检测，取得了较好的效果。
科学性、先进性及独特之处
- 经处理后的碳纳米管由于其自身独特的催化和成膜性能，聚丙烯酸-水混合体系能均匀地分散多壁碳纳米管形成乳液，滴涂到玻碳电极表面可制成良好的亚硝酸盐传感器，与裸电极相比，MWNTS-PAA/GCE对亚硝酸根的氧化有很好的催化和增敏作用，且线性范围宽、检出限低、抗干扰能力强。与其它电分析方法相比，无论是在灵敏度方面，还是在线性范围方面，都有了很大的提高。
应用价值和现实意义
- 与采用常规电极进行电化学检测相比，该化学修饰电极在提高选择性和灵敏度方面具有独特的优越性。并将该体系用于实际样品中亚硝酸盐的检测，并与光度法测定结果对比，结果令人满意。
学术论文摘要
- 本文使用用聚丙烯酸（Mr>100000，以下简称PAA）分散多壁碳纳米管，制备了聚丙烯酸/多壁碳纳米管修饰玻碳电极（MWNTS/PAA/GCE）。使用扫描电子显微镜、计时库仑法对MWNTS/PAA/GCE进行了研究。在0.1mol/L的磷酸盐溶液中（pH4.0）亚硝酸盐在修饰电极上产生一峰电位为0.7V的灵敏氧化峰，与裸玻碳电极相比峰电位负移、峰电流显著增加。优化了实验条件，结果表明，亚硝酸盐在MWNTS/PAA/GCE上发生的是一电子一质子的氧化反应。在优化条件下，安培法检测亚硝酸盐浓度在8.0×10-8mol/L~2.0×10-4mol/L范围与峰电流呈现良好的线性关系，检出限达到4.0×10-8 mol/L。该法应用于食品中亚硝酸盐的检测，并与光度分析法进行比较，获满意结果。
获奖情况
- 在曲靖师范学院第六届挑战杯大学生课外学术科技作品竞赛荣获“二等奖” 在云南省第六届挑战杯大学生课外学术科技作品竞赛荣获“三等奖”
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] IijimaI.Helicalmicrotublesofgraphiticcarbon[J]Nature,1991,354:56. [2] 吴成军.食盐浓度和发酵时间对泡菜中亚硝酸盐含量的影响生物学教学,2006(3):55-56 [3] Erk N, Ozkan Y, Banoglu E, et al•Simultaneous determination of paracetamol and methcarbamol in tablets by ratio spectra by derivative spectrophotometry and LC [J]•Pharm Biomed Anal, 2001,24(3) [24] 廖文利. 化学修饰电极的制备及其应用研究[D]西南大学, 2009，21. [25] 涂新满. 聚合物修饰电极的压电电化学研究及其在生物分析中的应用[D]湖南师范大学, 2007 ，22. [26] 多壁碳纳米管/聚丙烯酸复合材料的制备及表征--《华中师范大学学报(自然科学版)》2008（1）CNKI:SUN:HZSZ.0.2008-01-021 [27] Yunhua Wu, Xiaobo Ji, Shengshui Hu. Studies on electrochemical oxidation of azithromycin and its interaction with bovine serum albumin. Bioelectrochemistry, 2004, 64: 91-97.
同类课题研究水平概述
- （一）、碳纳米管由于其独特的性能被广泛应用于分析科学的各个领域。在电分析方面，碳纳米管良好的催化活性和生物相容性以及独特的纳米管状结构，使其成为制备高性能传感器的理想材料。为了提高碳纳米管的分散性以扩展其应用范围，科学家们建立了各种分散碳纳米管的体系。这些工作主要是围绕着碳纳米管的有机共价修饰和有机非共价修饰展开的。其中，非共价修饰由于保持了碳纳米管结构的完整性更受到人们的青睐。非共价修饰主要是通过修饰剂（包括表面活性剂、生物分子、染料、高分子聚合物等）与碳纳米管管壁的各种非共价作用来完成的，如静电作用、疏水作用、π-π堆积等等。将修饰后的碳纳米管采用各种方法修饰在电极表面，即可实现许多物质包括生物小分子、药物、无机离子的电化学检测以及蛋白质的直接电化学，所得到的电化学信号与其它修饰电极相比，灵敏性增强了许多，并在选择性和稳定性方面也有所改善。此外，对碳纳米管进行多重修饰的方法，也因为在一定程度上提高了所制备传感器的性能而越来越受到关注。 （二）、检测亚硝酸盐最经典的方法当属1879年发明的并被广泛使用的格里斯比色法，也称为重氮化偶合分光光度法，即采用一定的有机试剂将亚硝酸盐转换为有色的偶氮类染料，再进行比色测定。虽然该方法灵敏度高，选择性也好，但是由于其费时、显色反应不稳定，且所用有机试剂大多有毒，因此分析工作者对此法进行了多次改进并建立了许多新的方法体系。 （三）、与采用常规电极进行电化学检测相比，化学修饰电极在提高选择性和灵敏度方面具有独特的优越性。经处理后的碳纳米管由于其自身独特的催化和成膜性能，被科学家广泛应用于化学修饰电极的制备。有关采用碳纳米管作为电极修饰材料构建电化学传感器进行亚硝酸盐检测的方法也有报道。这些基于碳纳米管的检测方法，与其它电分析方法相比，无论是在灵敏度方面，还是在线性范围方面，都有了很大的提高。
