本项目通过硼、氮掺杂对碳纳米管引入一定量的边缘碳原子,经表面功能化处理而产生大量电化学活性位点,从而有利于生物分子与电极间的电子转移,提高碳纳米管基电化学生物传感器的传感性能。研究工作主要成果如下(1)采用三氧化二硼与碳纳米管间的高温取代反应实现了碳纳米管的硼掺杂,并发展了基于乙二胺修饰和氮化铝高温渗透的氮掺杂碳纳米管制备方法。通过掺杂工艺(如温度、物料比例等)的优化,确定了适合电化学生物传感器研究的碳纳米管的硼、氮掺杂量。(2)系统研究了碳纳米管的表面功能化,成功实现了碳纳米管表面的室温离子液体(3-乙基-1-乙烯基咪唑四氟硼酸盐)聚合物功能化修饰,有效促进了碳纳米管分散;采用红外光谱、拉曼光谱等对硼、氮掺杂碳纳米管表面改性进行了表征,确定了化学氧化处理条件。(3)以葡萄糖氧化酶、NADH、多巴胺、半胱氨酸等为模型,系统开展了基于硼、氮掺杂碳纳米管的电化学生物传感研究,阐明了硼、氮掺杂对碳纳米管电化学性能的影响机制。本项目的实施,不仅进一步促进了对碳纳米管具有优良电化学性能的理解,而且大大推动了碳纳米管基电化学生物传感器的发展和实用化,在疾病早期预警和药物研究等方面具有重要意义。
英文主题词carbon nanotubes; doping; biosensing; electrochemistry