碳纳米管尺寸对电化学活性的影响

如表可见，由不同管径的 如表可见，由不同管径的MWNT 制得的玻碳修饰电 极，其Epa、Epc及△EP仅略有差别. 实验还发现这 仅略有差别 4 种修饰电极对尿酸、多巴胺和还原型辅酶 种修饰电极对尿酸、多巴胺和还原型辅酶I （NADH）等生物小分子的电催化的氧化峰电位 ） 也基本相同. 据此可知， 也基本相同 据此可知，MWNT 管径的大小对其 修饰电极电化学活性的影响甚小，且无明显规律. 修饰电极电化学活性的影响甚小，且无明显规律
关Hale Waihona Puke 。 关注。碳纳米管具有典型的层状中空结构特征,构成 碳纳米管具有典型的层状中空结构特征 构成 碳纳米管的层片之间存在一定的夹角碳纳米管的 管身是准圆管结构， 管身是准圆管结构，并且大多数由五边形截面所 组成。管身由六边形碳环微结构单元组成, 组成。管身由六边形碳环微结构单元组成 端帽部 分由含五边形的碳环组成的多边形结构， 分由含五边形的碳环组成的多边形结构，或者称 为多边锥形多壁结构。是一种具有特殊结构（ 为多边锥形多壁结构。是一种具有特殊结构（径 向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、 向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子 两端基本上都封口）的一维量子材料。 两端基本上都封口）的一维量子材料。它主要由 呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴 圆管。 圆管。
2.结果与讨论 结果与讨论 管径对多壁碳纳米管修饰电极电化学行为的影响 列出4 种同一管长（ ）、不同管径的 表1 列出 种同一管长（5 ~ 15µm）、不同管径的 ）、 多壁碳纳米管/ 修饰电极在5 多壁碳纳米管 GC 修饰电极在 mmoI / LK3Fe （CN）6 / 0. l moI / L KCI 溶液中循环伏安扫描 ） 扫速为0. 的氧化/ （扫速为 l V·s-l）的氧化 还原峰电位及其峰电 位差. 位差
图中显示，尿酸在裸玻碳电极上于 图中显示，尿酸在裸玻碳电极上于+ 0. 514 V 处有 一明显的氧化峰，而在L-MWNT 和S-MWNT 修 一明显的氧化峰，而在 饰电极上该氧化峰电位则分别负移至+ 饰电极上该氧化峰电位则分别负移至 0. 464 V 和+ 0. 442 V。表明碳纳米管对尿酸具有明显的 。 催化作用，并且S-MWNT的电催化能力比 的电催化能力比L催化作用，并且 的电催化能力比 MWNT 的强 的强.
以上表明， 以上表明，多壁碳纳米管长度对碳纳米管修饰电 极的电化学行为具有较大影响,而其管径的大小对 极的电化学行为具有较大影响 而其管径的大小对 修饰的电极电化学活性几乎没有影响。 修饰的电极电化学活性几乎没有影响。就同一类 型的碳纳米管而言， 型的碳纳米管而言，长度较短的碳纳米管的电化 学活性要高于长度较长碳纳米管. 学活性要高于长度较长碳纳米管
碳纳米管是一种具有一维纳米管状结构的新 型纳米材料，因其独特的力学、 型纳米材料，因其独特的力学、电子特性及化学 稳定性而引起了世界范围内的研究兴趣. 人们发现， 稳定性而引起了世界范围内的研究兴趣 人们发现， 碳纳米管能够有效地促进生物物质（如蛋白质， 碳纳米管能够有效地促进生物物质（如蛋白质， 多巴胺）、 ）、环境物质的电子传递 近年来， 多巴胺）、环境物质的电子传递 。近年来，有关 碳纳米管的电化学活性机理与其形态结构、 碳纳米管的电化学活性机理与其形态结构、制备 方法和表面修饰等方面的关系日益受到研究者的
1.碳纳米管修饰电极的制备 碳纳米管修饰电极的制备 玻碳电极经金相砂纸打磨后，分别用0. 玻碳电极经金相砂纸打磨后，分别用 3µm和0. 和 05µm 的AI2O3粉抛光，再依次用 粉抛光，再依次用HNO3、丙酮、 、丙酮、 二次蒸馏水各超声清洗1 二次蒸馏水各超声清洗 min，红外灯烘干 ，红外灯烘干. 分别称取2. 不同管径、 分别称取 0 mg 不同管径、长度的多壁碳纳米 管（MWNTS）超声分散于 mL DMF 中，形成 ）超声分散于1 均匀黑色悬浊液，移取5µL 滴在玻碳电极表面， 滴在玻碳电极表面， 均匀黑色悬浊液，移取 红外灯下烘干备用. 红外灯下烘干备用
1.实验 实验 仪器与试剂 CHI660B 电化学工作站；三电极系统：参比电极为饱和 电化学工作站；三电极系统： 甘汞电极，辅助电极为铂电极， 甘汞电极，辅助电极为铂电极，工作电极为玻碳电极 （GCE，直径为 ，直径为3mm）和多壁碳纳米管 玻碳电极 ）和多壁碳纳米管-玻碳电极 试剂； （MCNTS-GCE）. 多巴胺和 ） 多巴胺和NADH 为Sigma 试剂；抗坏 血酸、尿酸购自上海生物化学试剂公司， 血酸、尿酸购自上海生物化学试剂公司，其它试剂均为分 析纯. 实验溶液均用二次蒸馏水新鲜配制，高纯氮除氧， 析纯 实验溶液均用二次蒸馏水新鲜配制，高纯氮除氧， K3Fe（CN）6的支持电解液为 1 moI / L KCI，抗坏血 （ ） 的支持电解液为0. ， 尿酸、多巴胺的支持电解质均为0. 酸、尿酸、多巴胺的支持电解质均为 05 moI / L 磷酸缓冲液（ 磷酸缓冲液（pH = 7. 4）. 多壁碳纳米管，型号为：S） 多壁碳纳米管，型号为： MWNT-1030、L-MWNT-1030（直径为 ~ 30nm，长度 、 （直径为10 ， 分别为1 分别为 ~ 2µm 和5 ~15µm）， L-MWNT-10、L-MWNT）， 、 2040、L-MWNT-4060、L-MWNT-60100（直径分别为 、 、 （直径分别为< 10 nm、20 ~40nm、40 ~60nm、60 ~100nm，长度均为 、 、 、 ， 5 ~15µm） ）
如图，多巴胺在裸玻碳电极上的氧化峰电位为 如图，多巴胺在裸玻碳电极上的氧化峰电位为0. 254 V，还原峰电位为 133V，氧化还原峰电位 ，还原峰电位为0. ， 差为0. 修饰电极上， 差为 121V. 在L-MWNT 修饰电极上，氧化峰电 位负移至0. 位负移至 223 V，还原峰电位正移至为 138 V， ，还原峰电位正移至为0. ， 氧化还原峰位差缩减为0. 而对S-MWNT 氧化还原峰位差缩减为 085 V. 而对 修饰电极，氧化还原峰形更为对称， 修饰电极，氧化还原峰形更为对称，可逆程度也 更高，峰电位差进一步缩减为0. 更高，峰电位差进一步缩减为 065 V，表明碳 ， 纳米管可大幅度加快电子传递速率， 纳米管可大幅度加快电子传递速率，能显著地促 进多巴胺的电催化，并且以S-MWNT 更加明显 更加明显. 进多巴胺的电催化，并且以
由图可见，在裸玻碳电极上，其氧化峰电位、 由图可见，在裸玻碳电极上，其氧化峰电位、还 原峰电位分别出现在0. 原峰电位分别出现在 3l5V、0. l4V 处，峰电位 、 对管长较长的L-MWNT差（△EP）=0. l7l V. 对管长较长的 GCE 修饰电极，其氧化峰电位负移至 265 V， 修饰电极，其氧化峰电位负移至0. ， 还原峰电位正移至0. 还原峰电位正移至 l72 V，峰位差（△EP）为 ，峰位差（ 93 mV. 而管长较短的 而管长较短的S-MWNT-GCE修饰电极， 修饰电极， 修饰电极 则氧化峰电位继续负移至0. 则氧化峰电位继续负移至 259 V，还原峰峰电 ， 位正移至0. 位正移至 l86 V，峰电位差减小至 mV，可逆 ，峰电位差减小至73 ， 性变好. 表明多壁碳纳米管能有效促进K 性变好 表明多壁碳纳米管能有效促进 3 Fe(CN)6 溶液中的电子传递，并且以短多壁碳纳米管的更 溶液中的电子传递，并且以短多壁碳纳米管的 显著.
2.管长对多壁碳纳米管修饰电极电化学行为的影响 管长对多壁碳纳米管修饰电极电化学行为的影响 分别以相同管径（直径 分别以相同管径（直径l0 ~ 30nm）的S-MWNT ） （l ~ 2µm）及L-MWNT（5 ~ l5µm）两种管长的 ） （ ） 多壁碳纳米管制成S-MWNT-GCE和L-MWNT多壁碳纳米管制成 和 GCE 两种碳纳米管修饰玻碳电极 并以 两种碳纳米管修饰玻碳电极. K3Fe(CN)6、尿酸和多巴胺等研究裸电极及上述 两种修饰电极的电化学行为. 两种修饰电极的电化学行为
分别将不同管径或不同长度的多壁碳纳米管修饰于 玻碳电极表面，并考察它们在K 玻碳电极表面，并考察它们在 3Fe（CN）6溶液中 （ ） 的电化学行为以及对生物分子如尿酸、 的电化学行为以及对生物分子如尿酸、多巴胺等的 电催化作用， 电催化作用，初步揭示了尺寸效应对多壁碳纳米管 修饰电极的电化学活性的影响. 修饰电极的电化学活性的影响