碳納米管在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用進(jìn)展

1、化學(xué)試劑 ,2006,28(12 ,717723專論與綜述碳納米管在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用進(jìn)展張旭志 , 焦奎 3, 趙常志 , 孫偉(青島科技大學(xué) 化學(xué)與分子工程學(xué)院 , 山東 青島 266042摘要 :綜述了碳納米管 (Carbon Nanotube ,C NT C NT 修飾電 極的制備 、 電化學(xué)特性及應(yīng)用 , 并對其在 DNA 關(guān)鍵詞 :碳納米管 ; 電化學(xué)傳感器中圖分類號 :O675 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :A 文章編號 ( 12收稿日期 :2006206217基金項(xiàng)目 :國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 (20375020,20405008 ; 青島市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 (04222JZP 28

2、。作者簡介 :張旭志 (19762 , 男 , 山東東明人 , 博士生 , 從事電 化學(xué)分析研究。 碳納米管 ( 結(jié)構(gòu) 、 3, 1991年被發(fā)現(xiàn) 1以來 , 。 分析化學(xué)工作者也立刻投入了大量的精力 , 在掃 描顯微鏡探針 、 氣體傳感器 、 化學(xué)修飾電極和化學(xué) 分離及檢測等方面的應(yīng)用研究方興未艾 , 其中電 化學(xué)分析家將 C NT 應(yīng)用在電極和修飾電極方面 的研究已獲得不凡的成就 。然而 , 就目前的研究 報(bào)告來看 , 其應(yīng)用潛力依然誘人 , 有理由讓科研工 作者付出更多的心血 。近年來 , 關(guān)于 C NT 的電化學(xué)傳感器 4和 C NT 在生物傳感器中的應(yīng)用 5等已陸續(xù)有綜述發(fā)表 。 本

3、文就最近以來 C NT 在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用 予以綜述 , 并展望了 C NT 應(yīng)用于電化學(xué) DNA 生物 傳感器的前景 。 1 CNT 介紹C NT 又 稱 巴 基 管 (buckytubes , 屬 于 富 勒 (fullerene 碳系 , 管狀無縫中空 , 具有完整的分子結(jié)構(gòu) , 由碳六元環(huán)構(gòu)成的類石墨平面卷曲而成 2。管各單層兩端由五邊形或七邊形參與封閉 。 C NT 中每個(gè)碳原子通過 sp 2雜化與周圍 3個(gè)碳原子相 連形成六角形網(wǎng)格結(jié)構(gòu) , 但通常因產(chǎn)生彎曲而形 成空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) , 從而使某些碳原子呈 sp 3雜化 狀態(tài) 6。 卷層數(shù)從一到數(shù)百不等 。 由單層石墨片 卷積而成的

4、稱為單壁碳納米管 (single 2walled car 2bon nanotube ,SW NT 2, 制備時(shí)管徑可控 , 一般在 16nm 之間 , 當(dāng)管徑 >6nm 后 C NT 結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定 ,易塌陷 。 SW NT 軸向長度可達(dá)幾百納米甚至幾個(gè)微米 。 由兩層以上柱狀碳管同軸卷積而成的稱為 多 壁 碳 納 米 管 (multi 2walled carbon nanotube ,MW NT 1,2, 層間距約為 0134nm 。 MW NT 管徑幾個(gè)納米到幾十個(gè)納米 , 長度一般在微米級 , 最長者 可達(dá)毫米級 。圖 1為 SW NT 與 MW NT 的示意圖 。 無論是 SW N

5、T 還是 MW NT , 都有可觀的長徑比 , 所 以可看作準(zhǔn)一維材料 2。就目前報(bào)道來看 , 由于 受制作工藝過程中各種因素的影響 , 一般 MW NT 的長度大于 SW NT 。圖 1 SW NT 和 MW NT 示意圖A. 椅形單壁碳納米管 ;B. Z 字形單壁碳納米管 ; C. 手性單壁碳納米管 ;D. 螺旋狀碳納米管 ; E. 多壁碳納米管截面圖C NT 的尺寸處在以原子 、 分子為代表的微觀物體與宏觀物體交界的過渡區(qū)域 , 使它既非典型 的微觀系統(tǒng)又非典型的宏觀系統(tǒng) , 從而具有可觀 的表面效應(yīng) 、 體積效應(yīng) 、 量子效應(yīng)和宏觀量子隧道 效應(yīng) 5。由于管壁中存在大量的拓?fù)淙毕?,C

6、 NT 的表 面本質(zhì)上比其他的石墨變體具有更大的反應(yīng)活 性 ; 由于管壁彎曲 ,C NT 中電子傳遞更快 ; 管壁上 可以方便地修飾上羧基等功能基團(tuán) , 這些基團(tuán)能717第 28卷第 12期 張旭志等 :碳納米管在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用進(jìn)展有效降低某些反應(yīng)的過電位 7。方禹之等 8把 C NT 應(yīng)用于電化學(xué)傳感器方面的特性總結(jié)為 4點(diǎn) :比表面積大 、 電荷傳遞能力強(qiáng) 、 吸附性好和催 化能力強(qiáng) 。此外 ,C NT 還有高的機(jī)械柔軟性和彈性 。以 它作為掃描隧道顯微鏡 (ST M 和原子力顯微鏡 (AFM 的針尖時(shí) , 即使撞擊到樣品的表面也不會 使針尖損壞 。 這給電分析化學(xué)工作者以啟示 迄今

7、為止還未曾有過某種電極可以 “ 刺” 入反應(yīng)物 的內(nèi)部而不損壞 ; 如果作為電子導(dǎo)體的電極可以 無限接近大分子氧化還原體的電活性中心 , 理應(yīng) 改善電反應(yīng)活性 。2 CNT 電極C NT 電子 , 且 , 因此是一種理想的電極材 料 。 C NT 作為電極 , 其優(yōu)良的導(dǎo)電性能和小體積效應(yīng)能很 好地促進(jìn)電活性分子的電子傳遞 , 在反應(yīng)速率和 可逆性方面性能明顯優(yōu)于其他碳電極 。Barisci 等 9對 SW NT 粉末電極進(jìn)行了電化學(xué) 表征 , 發(fā)現(xiàn)其在 110m ol/L NaCl 溶液中有一對氧 化還原峰 。 溶液中的陰陽離子對電極的伏安響應(yīng) 及電容無明顯影響 , 表明溶液中的離子不論大小

8、 和電荷都可以進(jìn)入到電極的空隙中 。 實(shí)驗(yàn)還表明 電極的還原響應(yīng)與溶液的 pH 有關(guān) , 并伴有氫離 子的交換 , 由此推測電極的還原反應(yīng)可能是 C NT 表面的含氧基團(tuán)引起的 。Cam pbell 等 10用單根 C NT 接在鉑基底上制 備電極 , 把除頂端外的部位都絕緣處理后 , 發(fā)現(xiàn)電 極在 Ru (NH 3 63+溶液中的伏安響應(yīng)具有穩(wěn)態(tài) 徑向擴(kuò)散的特征 。 這種納米尺寸的電極有望用于 活體在線測定 。Britto 等 11將 C NT 與溴仿混合后裝入玻璃細(xì) 管內(nèi)制備微電極 (即用 C NT 代替石墨粉的碳糊電 極 , 研究發(fā)現(xiàn)在 pH 714的 P BS 溶液中 , 多巴胺在 此

9、電極上呈現(xiàn)出良好的可逆性 , 氧化峰與還原峰 的電位差為 30mV 。在相同的條件下 , 抗壞血酸 在其他電極上的電化學(xué)氧化是完全不可逆的 , 而 在此電極上表現(xiàn)為準(zhǔn)可逆的反應(yīng) 。 氧化反應(yīng)主要 發(fā)生在 C NT 內(nèi) , 推測 C NT 對多巴胺的催化特性可 能源于以下 3點(diǎn) :1 C NT 特有的納米尺度 , 電子結(jié) 構(gòu)及表面的拓?fù)淙毕?;2 C NT 大的長徑比為反應(yīng) 分子的氧化還原提供了有效的空間 ;3 C NT 上修 飾的一些有機(jī)功能團(tuán)為反應(yīng)分子的氧化還原提供 了較多的活性位點(diǎn) 。Liu 等 12先將鉑微盤電極用化學(xué)法刻蝕出凹 槽 , 然后在凹槽中填入 MW NT 制備微電極 。結(jié)果

10、表明 , 與玻碳電極相比 , 此電極可以有效催化亞硝 酸銀的還原 。該文獻(xiàn)認(rèn)為 ,C NT 粉末微電極因具 有較大的 “ 真實(shí)反應(yīng)面積 /表觀面積” 比而顯著提 高電極反應(yīng)的表觀可逆性 。3、 石墨 、 金等電極表 , 而且 , 利用涂 膜等方法把 C NT 修飾在其他基底電極上簡單易 為 , 所以 C NT 在傳感器中的應(yīng)用方式目前研究得 最多的就是這種 。 由于 C NT 自身的原因 , 也為了 取得更好的修飾效果 ,C NT 樣品在修飾到基底電 極表面前都要經(jīng)過必要的處理 , 然后再采用不同 的方式修飾到電極表面 。 不同的前處理模式極大 地影響最終的修飾電極性質(zhì) 。311 C NT 前

11、處理用通常方法制備出的 C NT 樣品一般都含有 金屬催化劑顆粒和無定形碳等雜質(zhì) , 所以應(yīng)用前 需要經(jīng)過純化步驟 。純化后的 C NT 通常是一種 相互纏繞的 , 找不到終端的線團(tuán)狀結(jié)構(gòu) , 管壁間因 存在強(qiáng)的范德華力而極易發(fā)生團(tuán)聚且不溶于任何 溶劑 , 這些既不利于其在電極表面的修飾也不利 于修飾后其優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮 。 人們一般采用化學(xué)剪切 和對 C NT 進(jìn)行修飾的方法解決這些問題 。 31111 純化C NT 樣品的純化技術(shù)已基本成熟 , 一般是把 它置于濃鹽酸中加熱回流約 7h , 然后再用蒸餾水 洗至中性 。 但朱林等 13先把 C NT 樣品在瑪瑙研 缽中研磨 , 然后置入濃鹽酸中超

12、聲 10h , 也達(dá)到了 純化目的 。31112 剪切強(qiáng)酸氧化剪切法應(yīng)用最為普遍 , 因?yàn)檫@種處 理不但能把長而無序的 C NT 切開 , 而且還能進(jìn)一 步純化樣品 。 更重要的是 , 氧化剪切時(shí) C NT 的斷 口處同時(shí)還被修飾上一些羧基等有機(jī)功能團(tuán) , 即 有時(shí)剪切和共價(jià)化學(xué)修飾同時(shí)進(jìn)行 , 有效地改變 了 C NT 的不易分散性 , 甚至通過進(jìn)一步反應(yīng)可以 得到可溶性的 C NT 14。817化 學(xué) 試 劑 2006年31113 修飾給 C NT 修飾上一定的功能基團(tuán)有兩個(gè)目的 :增加其可分散性和使其表面具有必要的電活性或 化學(xué)活性功能 。 根據(jù)方法不同可分為共價(jià)修飾和 非共價(jià)修飾 。前

13、者是利用強(qiáng)酸等化學(xué)試劑 , 將 C NT 端頭封閉的半個(gè)富勒烯切開的同時(shí) , 修飾上 羧基 、 羥基 、 甚至含硫的基團(tuán) 15, 甚至還可以利用 這些活性基團(tuán)與其他分子的轉(zhuǎn)換對 C NT 作進(jìn)一 步修飾 。后者是基于 C NT 的側(cè)壁由片狀層結(jié)構(gòu) 的石墨組成 , 碳原子的 sp 2雜化形成高度離域化 的 電子 , 這些 電子可以與其他含有 電子的 化合物通過 -共軛非共價(jià)相互作用 ,C NT 修飾上目標(biāo)基團(tuán)C NT 的結(jié)構(gòu)組成 ,(tip 修 飾 , 在 MW NT , 而在 SW NT 的 側(cè)壁進(jìn)行共價(jià)修飾則會破壞其結(jié)構(gòu) 。王玉春等 16對用硝酸和混酸 (V H 2 S O4 V H NO

14、3 =1 3 兩種方法處理 C NT 的效果進(jìn)行了比較 , 發(fā)現(xiàn) 酸的氧化性越強(qiáng) C NT 被氧化的程度越深 。王正 元等 17發(fā)現(xiàn) , 煮沸的硝酸一方面使 C NT 斷口處的 碳原子由于不飽和性而增加活性 , 另一方面使 MW NT 細(xì)化 。 2h 處理可有效產(chǎn)生大量羧基 , 延長 時(shí)間并不能使羧基大量增加 , 反而會使羧基進(jìn)一 步轉(zhuǎn)化為 C O 2。 Wu 等 18報(bào)道過一種 C NT 的非共 價(jià)化學(xué)修飾方法 , 通過簡單的操作過程 , 一種生物 染料茜素紅通過特定的作用 (吸附和 /或 -非 共價(jià)鍵作用 可以與 MW NT 結(jié)合 。在用酸對 C NT 的剪切與修飾步驟中 , 加熱回 流

15、16,19和超聲震蕩 16,20兩種方式經(jīng)常為大家所 采用 , 但未見有文獻(xiàn)對其效果進(jìn)行比較 。31114 分散在修飾到基底電極之前 (特別是采用涂膜 法 ,C NT 往往需要分散在介質(zhì)中 , 但即使是用各 種方法修飾過的 C NT 也很難形成均勻穩(wěn)定的分 散狀態(tài) , 所以一般是采用超聲的辦法分散 , 至于分 散劑的選擇 , 卻仁者見仁 , 智者見智 。把 C NT 超聲分散于水 13中是一種簡捷的方 法 , 關(guān)鍵是超聲處理后要趁 C NT 沒有沉聚前馬上 取用 。原來呈團(tuán)聚狀的 C NT 在超聲處理時(shí)能否 均勻分散開及不同的超聲處理次別間有無效果差 別 , 即重現(xiàn)性如何 , 目前尚未見有文獻(xiàn)

16、報(bào)道 。 許 多 報(bào) 道 采 用 了 諸 如 二 甲 基 甲 酰 胺 (DMF 20,21、 雙 十 六 烷 基 磷 酸 (DHP 22、 丙 酮 19,23和十二烷基磺酸鈉 (S DS 24等來幫助超 聲分散 C NT , 是目前最為常見的方法 。他們要么 把這些試劑加入水中 , 要么直接用這些試劑進(jìn)行 分散 , 都取得了較滿意的結(jié)果 。推測這些助分散 劑一定程度上能與 C NT 發(fā)生相互作用 , 可有效減 弱 C NT 因管壁間的范德華力而引起的團(tuán)聚 。 文獻(xiàn) 19分別以去離子水 、 丙酮和 DMF 為分 散劑制備 MW NT 修飾玻碳電極 , B 6在。, 表面 , 有助于 C NT 的

17、 。陳榮生等 24實(shí)驗(yàn) 證實(shí) ,SW NT 在水中超聲分散后很快沉淀下來 , 而 在 S DS 膠束中超聲分散形成的黑色懸濁液放置 1個(gè)月后仍然穩(wěn)定 。推測是 C NT 被 S DS 膠束包裹 形成負(fù)電荷膠團(tuán)分散在水相中 。 2003年 Islam 等 25比 較 了 C NT 在 十 二 烷 基 苯 磺 酸 鈉 (NaD 2 DBS 、 S DS 以及 T riton 2100等不同表面活性劑中的 分散情況 , 發(fā)現(xiàn) NaDDBS 對 C NT 的分散效果最好 , 認(rèn)為是由于 NaDDBS 的一端含有強(qiáng)親水性基團(tuán)磺 酸基 , 另一端有苯環(huán)可以通過 電子與 C NT 相互 作用 。Nafion

18、 是一種全氟化陽離子交換劑 。 Wang 等 26詳細(xì)研究了 SW NT 和 MW NT 在不同濃度的 Nafion 2乙醇溶液中的分散效果 。胡勝水等 27發(fā) 現(xiàn)在 011%Nafion 存在下 ,C NT 可以均勻地分散 在無水乙醇中得到穩(wěn)定的分散液 。Musameh 等 7曾把 C NT 分散于濃硫酸中 , 也 得到了較滿意的結(jié)果 。312 C NT 修飾基底電極31211 涂膜法把分散好的 C NT 滴涂到基底玻碳 、 石墨 、 碳 糊和金等電極上 , 然后自然晾干或紅外燈烘烤揮 發(fā)去溶劑 /分散劑 。目前此法最為常用 。圖 2是 涂膜法修飾電極效果圖 。圖 2 C NT 修飾電極效果

19、圖a. 電極表面顯微圖 ;b. 理想狀況示意圖 ;c. CNT 修飾電極照片 917第 28卷第 12期 張旭志等 :碳納米管在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用進(jìn)展該方法工藝簡單 , 所修飾上去的 C NT 以平躺 狀態(tài)為主 。 文獻(xiàn) 19以丙酮為分散劑 , 滴涂完后 在氮?dú)夥罩凶匀涣栏?。考察修飾劑 (C NT 的分散 液 的用量對電極性能的影響 , 發(fā)現(xiàn)修飾劑的量太 大時(shí) , 造成膜層太厚 , 因而阻礙電子的傳遞 , 使電 極的性能變差 。 文獻(xiàn) 22以 DHP 為分散劑 , 滴涂 完后在紅外燈下烤干 , 同樣發(fā)現(xiàn)修飾劑的量太大 時(shí)電極的性能變差 。 這就意味著無論是晾干還是 烘烤都不能把分散劑全部揮

20、發(fā)掉 , 其殘留量將對 修飾效果產(chǎn)生不可忽視的影響 。 以水為分散劑制 備 C NT 修飾電極的報(bào)道中 , 未見有人就修飾劑用 量對修飾結(jié)果的影響進(jìn)行分析 。31212 電聚合法Hughes 等 28C體溶液中 MW 2Ppy 復(fù)合膜 修飾電極 C NT 上的羧基在溶液中 失去質(zhì)子而帶負(fù)電荷 , 在吡咯陽極氧化過程中進(jìn) 行摻雜 , 從而共聚在電極表面 。31213 嵌入法王宗花等 29把預(yù)處理好的石墨電極在 C NT 上研磨 , 借助機(jī)械力 、 化學(xué)和物理的吸附作用把 C NT 附著在電極表面 。 通過與涂膜法制備的修飾 電極做對比 , 發(fā)現(xiàn)嵌入法制備的電極呈現(xiàn)出更好 的特性 , 不但對多巴胺

21、和抗壞血酸有更強(qiáng)的電催 化性 , 而且還能使兩者的峰電位分開 。31214 吸附法陳榮生等 24認(rèn)為 , 由于 C NT 與碳纖維都有類 似石墨的平面結(jié)構(gòu) , 所以 C NT 可以吸附在碳纖維 表面形成較強(qiáng)的分子間力 。 他們制得的修飾電極 可以用水直接沖洗而不影響活性 。313 C NT 修飾電極的電化學(xué)活性羅紅霞等 21研究發(fā)現(xiàn) , 在 B 2R 緩沖溶液中 , SW NT 修飾的玻碳電極表現(xiàn)出一對還原和再氧化 峰 , 峰電位和峰電流從第二輪掃描起保持穩(wěn)定 。 結(jié)合紅外光譜法 , 得出 SW NT 修飾電極上電活性 物質(zhì)為羧基 , 在電極上得到 4個(gè)電子而被還原成 羥基 。 將 MW NT

22、 懸濁液滴加于處理后的玻碳電 極表面 , 待溶劑揮發(fā)后形成的 MW NT 修飾電極在 pH 613的磷酸緩沖液中進(jìn)行循環(huán)伏安掃描 , 得一 對氧化還原峰 , 且峰電流與掃描速率成正比 , 表明 這是一對表面波 。隨著底液的 pH 增加 , 峰電位 會發(fā)生負(fù)移 , 說明電極反應(yīng)有質(zhì)子參加 。峰電位 的變化值與 pH 之間存在一直線關(guān)系 , 且該直線 方程的斜率為 64mV/pH , 表明參加電極反應(yīng)的質(zhì) 子數(shù)與電子數(shù)相同 。與 SW NT 修飾電極相同 , 這 一表面波來自于 C NT 表面羧基的氧化還原 , 并且 是一個(gè) 4電子 、 4質(zhì)子的電極反應(yīng)過程 5。其電 極反應(yīng)式表示如下 :還原過程

23、 :MWNT COOH +4e +4H +MWNT CH 2 OH +H 2O 氧化過程 :MWNT CH 2 OH +H 2O -4e MWNT COOH +4H + 修飾上 C NT 后 ,大 ,1C 具有前述的多種特性 , 其修飾電極 在有機(jī) 、 無機(jī)和生化等許多領(lǐng)域都得到了廣泛的 研究與應(yīng)用 。C NT 對生物分子活性中心的電子傳遞具有促 進(jìn)作用 。 Musameh 等 7用 C NT 修飾玻碳電極 , 明 顯地降低了 NADH 的氧化過電位 , 顯示了顯著的 電催化活性 。 文獻(xiàn) 11、 21、 24研究了多巴胺 在不同裸電極及相應(yīng) C NT 修飾電極上的循環(huán)伏 安行為 , 發(fā)現(xiàn)在

24、C NT 修飾電極上的峰電流增大很 多 , 而且可逆性也得到極大改善 。張升暉等 22研 究發(fā)現(xiàn)在 C NT 修飾后的電極上 , 乙炔雌二醇的氧 化峰電流顯著提高 , 同時(shí)氧化過電位降低 , 測定的 靈敏度大為提高 。 Wang 等 30發(fā)現(xiàn) SW NT 修飾的 玻碳電極和金電極對 3,42二羥苯基乙酸的電化學(xué) 氧化具有明顯的電催化作用 。有些報(bào)道中 , 修飾在電極表面的 C NT 不但被 用作電子導(dǎo)體和催化劑 , 還被用作分子載體 , 羧化 后的 MW NT 能很好地固化生物大分子 。姚冬生 等 31用 MW NT 作為分子識別元件 AIY TZ 的固定 化基質(zhì)和傳感器的電子傳遞體構(gòu)建了 A

25、u 工作電 極 。 彭圖治等 32在 C NT 上負(fù)載 Pt 納米粒子 , 制 備了 C NT 2Pt 修飾玻碳電極 , 研究了其對 H 2O 2及 半胱氨酸的電催化 。 Davis 等 33將 2內(nèi)酰胺酶固 定在 MW NT 上 , 用高分辨率發(fā)射電子顯微鏡進(jìn)行 了觀察 , 結(jié)果表明一部分酶是由于與 MW NT 內(nèi)表 面有強(qiáng)烈的相互作用而被固定 。 比較固定化后的 2內(nèi)酰胺酶和游離酶對青霉素的水解性能 , 發(fā)現(xiàn) 固定化酶保持了顯著的催化活性 。褚道葆等 34用電化學(xué)循環(huán)伏安法和計(jì)時(shí)電位法研究了葡萄糖 在 C NT/納米 T iO 2膜載 Pt 復(fù)合電極上的電催化氧 化 , 結(jié)果表明在堿性介質(zhì)

26、中電極對葡萄糖的電氧 化具有高催化活性 。王宗花等 35將 MW NT 與環(huán)027化 學(xué) 試 劑 2006年糊精相結(jié)合制備出功能化修飾電極 , 實(shí)現(xiàn)了對 L 2半胱氨酸的選擇性伏安測定 。 Rubianes 等 36已經(jīng) 將葡萄糖氧化酶 (G OD 固定在 C NT 修飾電極上 制成葡萄糖生物傳感器 。Wang 等 37用自組裝 MW NT 修飾金電極 , 并 在 MW NT 上固定 G OD , 實(shí)現(xiàn)了電子的直接傳遞傳 感器 。 Zhao 等 38研究了辣根過氧化物酶 (HRP 在 C NT 修飾電極上的直接電化學(xué)行為 。他們認(rèn) 為 C NT 可以直接電子傳遞 , 一方而是因?yàn)?C NT 的

27、 表面缺陷導(dǎo)致了較高的表面活性 , 有利于酶和碳 管之間的電子傳遞 ; 另一方面 C NT 獨(dú)特的納米結(jié) 構(gòu)起到了 “ 分子導(dǎo)線” 的作用 ,氧化 還 原 中 心 。 Anthony 等 39G OD SW NT : G OD , NT, 允許酶吸附且 不會 改 變 其 整 體 的 生 物 學(xué) 形 狀 和 功 能 , 并 且 SW NT 靠近酶的活性中心 , 在其電子隧道距離以 內(nèi) 。 這種情況和用一根長的尖銳的針刺入氣球而 球并未破裂類似 。針一旦刺入了球的外皮 , 就能 與球的內(nèi)部發(fā)生相互作用 。同樣 , 一些 SW NT 能 夠刺穿包裹在 G OD 外面的糖蛋白外殼而達(dá)到氧 化還原活性中

28、心 , 進(jìn)行直接電子傳遞 5。Wu 等 40研究表明 , C NT 修飾電極對組成 DNA 的兩種主要堿基 腺嘌呤 (A 和鳥嘌呤 (G 的氧化表現(xiàn)出一定的催化作用 , 能顯著提高 它們的氧化峰電流并降低氧化過電位 , 可用于 DNA 中兩種堿基的同時(shí)測定 。方禹之等 8研究 了腺嘌呤 (A 、 鳥嘌呤 (G 和 DNA 在 MW NT 修飾 電極上的電化學(xué)行為 , 并用分子雜交技術(shù)探討了 DNA 在修飾電極上的識別 。4 CNT 陣列電極陣列 C NT 可以在不同的基底表面上定向生 長 , 取向高度有序 , 排列規(guī)整 , 結(jié)構(gòu)均勻 , 具有良好 的導(dǎo)電性能 , 并且直徑和長度可以準(zhǔn)確地選擇性 控制 。每根 C NT 都可以看作是一根納米級的微 電極 。 因?yàn)樯锎蠓肿?(如 DNA 、 蛋白質(zhì)等 在電 極表面的取向和活性中心是否能與電極進(jìn)行順利 的電子交換是影響其能否進(jìn)行有效反應(yīng)的重要因 素 , 陣列 C NT 特定的空間效應(yīng)可能更有利于電活 性物質(zhì)特別是生物大分子在其表面的快速反應(yīng) 。 制備陣列 C NT 電極的方法有兩種 :1 將無序 的 C NT 用化學(xué)自組裝的方法組裝到基底電極表 面 , 如 Liu 等 41先在金電極表面組裝一層巰基十 一胺單分子層膜 , 然后在 DMF 中以二環(huán)己基二亞 胺為縮合劑 , 利用氧化截?cái)嗪蟮?C NT 頂端所帶的