摘 要近些年来，电化学分析技术在生命科学领域的应用一直是科学家们关注的一个热门方向。自从螺旋碳纳米纤维首次在实验室被制备出来以后，其特有的物质结构和物理化学性质使其在电催化领域吸引着科学家的关注。螺旋碳纳米纤维能耐高温，且其面积/体积（比表面积）很大，具有极强的拉伸性能，优秀的电子传导能力和独特的纳米螺旋结构，用其制备的电化学修饰电极稳定性好，灵敏度高，尤其对有机小分子具有良好的检测性。多孔材料由于物理稳定性极强，屈伸强度大，比表面积大，活跃于如今的电催化研究中。其中，多孔铜相对于其它多孔材料而言，价格低廉，便于制备，催化性能好，在多孔材料中备受学者广泛的关注。将导电性和电催化性较好的多孔铜材与有着独特的物质结构的螺旋碳纳米纤维相结合，可得到结构新颖且兼具两者优良特点的复合材料，有利于克服单一的材料氧化峰电流较小的缺点，在电催化及分析的研究方面有着独特的实践意义。本论文的主要内容利用化学气相沉积法制备了螺旋碳纳米纤维，去合金化法制备了多孔铜材料，通过SEM,TEM对其表面形貌和物理特征进行了表征。利用螺旋碳纳米纤维和多孔铜制备了化学材料修饰电极，运用循环伏安法和差分脉冲伏安法检测了抗坏血酸，结果显示，这种复合材料修饰电极相较于两种单一材料修饰电极而言，有着更为出色的电催化活性。实验显示，为了实现在人体环境中检测抗坏血酸，在pH=6的条件下探究抗坏血酸的电化学行为，用差分脉冲伏安法测得在0.25×10-3~0.41×10 -3mol/L 底物范围内具有良好的线性和较低的检出限.
Keywords: Spiral carbon nanofiber Nanoporous copper Electrochemically modified electrode Ascorbic acid Electrocatalysis目 录
1.绪 论 1
1.1 电化学分析在生命科学领域的介绍 1
1.2 化学修饰电极的简述..................................................................................................1
1.3 抗坏血酸的简述 3
1.4 抗坏血酸在人体中的主要作用 4 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 

1.5 螺旋碳纳米纤维的特性及研究现状 5
1.6 多孔铜的特性及研究现状 6
1.7 本论文的主要工作 7
2.实验部分 8
2.1 实验试剂 8
2.2 实验仪器 8
2.3 螺旋碳纳米纤维的合成 9
2.4 多孔铜的制备 9
2.5 玻碳电极的处理与修饰 .10
3.结果与讨论 11
3.1 螺旋碳纳米纤维的表征 11
3.2 多孔铜的表征 12
3.3 修饰电极的电催化效应 12
3.4 PBS缓冲溶液的pH对复合材料修饰电极的催化性能的影响 13
3.5 扫速的变化对抗坏血酸的电化学参数的影响 16
3.6 差分脉冲法探究不同浓度AA条件下氧化峰电流与浓度的关系 17
4.结 论 20
5.参考文献................................................................................................................21
6.致谢........................................................................................................22
1.绪 论
1.1 电化学分析在生命科学领域的介绍
随着时代的发展，现代科学技术正处于不断更新换代中，随着普朗克的量子学说，爱因斯坦的统一场论等著作的提出，世界上越来越多未知领域被逐渐开发和利用，同时愈来愈多难题也被加以克服，人们如今已经可以遨游太空，深入海底。但作为微观世界的一部分，我们人体本身却又更为复杂,面对一些重大疾病如癌症和艾滋病我们仍束手无策。毋庸置疑的说，生命科学是21世纪科学领域的主角之一，也是人类本身能否继续前进的关键。生物体中电子的运输，传递和转换是生命活动的基础, 而电化学在生物科学中又显得尤为重要[]。电化学与分析化学的结合（电化学分析），因其灵敏度高，选择性强，操作简便，分析时间短，是研究生命科学的极其重要的方法。电化学分析技术不光广泛适用于动植物等宏观生物的研究，而且同样适合于单细胞生物及病原体级别的微生物领域的研究。电化学分析技术可以准确的分析某一有机或无机物质在生物体内某一位置的浓度及其变化范围[]。有机小分子的电化学行为研究作为分析化学和物理化学学科研究中的一个重要领域，受到越来越多学者的广泛关注。
生命科学的一个重要研究方向便是研究人脑神经中枢的传递机制，而神经递质的分泌与接收是神经元间相互传递信息的物质保障。神经递质的传递过程基本上是有机小分子的传递。神经递质的代谢紊乱会导致人体分泌异常，进而引发一系列神经系统疾病。利用电化学技术检测的方法可以准确，快速地得出神经递质浓度改变的差异。其中，作为电化学分析方法的一部分，利用电化学修饰传感器（电极）对研究神经类物质在不同层面上的传递或与其它神经活性物质之间的作用提供了简便的分析方法。因此，使用修饰性电化学传感器来研究神经递质在生命体中的一系列行为有着积极的意义[]。正文主要包含了螺旋碳纳米纤维/多孔铜复合材料修饰传感器对AA电化学行为的研究。
1.2 化学修饰电极的简述
化学修饰电极是使用物理或者化学的方法，为达到某些的特定的功能而将某种或某些材料附着于裸电极表面，形成电化学传感器。电极上的这种提前设定的具有某种特殊功能的材料可以为电极本身供应更快的电子传输进度，并且电极本身也被赋予了独特的光电催化，电致变色效应，表层聚集和配位等功能。对化学修饰电极的表面修饰薄膜上的电化学反应的研究，不仅极大地丰富了电化学分析的实践储备，还在很大程度上促进了电化学反应动力学的进步。自1976年其被发表以来，有关电化学修饰电极的文章便一直活跃在各大期刊。同时，修饰材料本身的耐久性，化学稳定性，电催化活性和导电性决定了最终的修饰电极的性能差异，同时对实验的重现性产生了极大影响，故修饰电极本身的加工可以说是电极检测的基础和关键步骤。
制作电化学修饰电极的方法主要有滴加法、共价键合法、吸附法、电化学法和组合法等。目前应用比较多的应该是滴加法、共价键合法和电化学法这三种方法。
1、滴加法
首先对裸玻碳电极进行表层的抛光清洁处理，然后将制作的带有某种预先设计的纳米或无机功能材料固定在电极表层，干燥使材料中的溶剂挥发干净，带有材料的薄膜固定在电极表层完成了电极的化学修饰。具体修饰可有以下三种方法：①将电极表层浸蘸于材料的分散液中，取出后使附着于电极表面层的溶剂自然挥发后材料固定于薄膜上；②用微量注射器量取微量的材料分散液均匀滴加到电极的外表层，然后溶剂自然挥发后形成修饰；③在材料分散液中将电极缓慢的旋转，分散液均匀粘于电极的表层，待材料干燥后成薄膜。
共价键合法
先通过对电极表层进行预先处理使得键合基通过偶联反应被引入，然后通过表层界面合成反应将目标官能团衔接在电极的表层形成薄膜。该方法的修饰电极具有许多优良特性：识别小分子目标的能力强，响应灵敏度高，物理稳定性较强。但共价键合法相比于其它方法来说制作周期较长，材料覆盖率低，因而这种方法在如今不太常见。

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