一种聚甲基丙烯酸甲酯和碳纳米管复合材料电极，由电极管（１）、金属导线（２）和电极体（４）组成，其特征在于电极体（４）由单体聚甲基丙烯酸甲酯预聚溶液与碳纳米管原位聚合获得，碳纳米管的质量含量为电极体（４）总质量的３０％－６０％；填充于电极管（１）的底端部，抛成圆盘状；金属导线（２）一端位于电极体（４）中，另一端与电极管（１）的开口端部由粘合剂（５）固定。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属电化学传感器
，具体涉及一种聚甲基丙烯酸甲酯/碳纳米管复合材料电 极及其制备方法。
技术介绍
自从1991年日本的Iijima首次报道碳纳米管以来，该材料以其独特的结构、优异的 导电性、较高的机械强度、化学稳定性和催化活性等受到国内外相关领域的广泛关注，在纳米 电子器件、超强复合材料、储氢材料、催化剂载体等诸多新领域取得了较大突破，引起全球物 理、化学及材料等科学界的极大兴趣。近10年来国内外对碳纳米管的研究与开发异常活跃， 从制备、结构到物性和应用的探索连连取得重大突破。碳纳米管具有一种新型的碳结构，可以 形象的认为由石墨片按一定的螺旋度巻曲成的无缝纳米级圆筒,两端的"碳帽"由五元环和六 元环封闭。碳纳米管以其独特的性质在电化学和生物传感器方面有良好的应用前景，最近的研究表明 碳纳米管对一些重要的生物活性物质有较强的电化学催化活性,而且可显著提高检测灵敏度并 降低检测过程中电极表面的污染。目前碳纳米管微电极的制作方法主要有溶液表面修饰法、 石蜡油混合填充法和电化学聚合表面修饰法，溶液表面修饰法是将碳纳米管分散在含或 不含聚合物的溶液中，滴涂在电极表面，晾干即可，缺点是碳纳米管修饰膜容易从电极表面脱 落；石蜡油混合填充法是将碳纳米管与石蜡油混合填充在电极管中，但电极中碳纳米管糊为非 刚性材料，在检测过程中会变形，噪音大且信号的重现性不佳，故为一次性电极；电化学聚合 表面修饰法是将碳纳米管分散在聚合物的单体溶液中，经电化学聚合将碳纳米管固定在电极表 面的聚合物中，也存在电极表面碳纳米管修饰层脱落的问题。 Iijima， S"胸廳1991, 35《56—58. Wang, J" Chen, G, Chatrathi, M. P" et al., 乂w"/. 2004, 76, 298—302. Chicharro, M., Sanchez, A.， Bermejo， E.， et al., Anal. Chim. Acta, 2005, 543, 84-91. Guo, M. L., Chen, J. H.， Li, J" et al" 乂"a/. Onm.勿a 2005, 5", 71—77.
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种机械强度高、修饰层不易脱落，且工艺简便、价格低廉的碳纳 米管电极及其制备方法。本专利技术提供的碳纳米管电极是一种聚甲基丙烯酸甲酯和碳纳米管复合材料电极。其结构如 图1所示。它由电极管l、金属导线2和电极体4组成；其中，电极体4由单体聚甲基丙烯酸 甲酯预聚溶液与碳纳米管原位聚合获得，碳纳米管的质量含量为电极体4总质量的30%-60%; 填充于电极管l的底端部，抛成圆盘状；金属导线2—端位于电极体4中，另一端与电极管l 的开口端部由粘合剂5固定。本专利技术中，所述电极管1一般可采用熔融石英毛细管或玻璃毛细管；粘结剂5 —般可采用 热熔胶。本专利技术还提出上述聚甲基丙烯酸甲酯和碳纳米管复合材料电极的制作方法。具体步骤如下将单体甲基丙烯酸甲酯与热引发剂偶氮二异丁腈(用量为单体质量的0.1-0. 3%)混合,在 40-50 。C水浴加热使其溶解，然后于80-90 'C水浴中加热10-15分钟，使单体溶液预聚成甘油 状粘性清亮溶液；将该溶液与碳纳米管混合均匀，填充于电极管l中，并使一金属导线2通过 管内与碳纳米管混合物3连接，在40-50 'C的供箱中聚合8-12小时使碳纳米管和甲基丙烯酸 甲酯预聚溶液混合糊状物硬化得电极体4;然后将电极管的聚甲基丙烯酸甲酯和碳纳米管复合 物(即电极体4)填充端抛成圆盘状，用粘合剂5将金属导线2与电极管1另一端固定，即制 得聚甲基丙烯酸甲酯和碳纳米管复合材料电极成品。本专利技术巧妙地利用了单体甲基丙烯酸甲酯本体聚合制作的技术优势，在电极管中1直接进 行本体聚合制备碳纳米管复合材料电极体，无需特殊和昂贵的加工设备。由于该碳纳米管电极中原位聚合形成的聚甲基丙烯酸甲酯/碳纳米管复合材料为刚性，大大提高了电极的稳定性和 机械强度，避免了碳纳米管在使用中的脱落，同时降低了电极的噪音，提高了检测信号的重现 性。该电极制作工艺简便，价格低廉，可批量加工，是一种高灵敏度的全固态碳纳米管电化学 传感器，可用做毛细管电泳、微流控芯片、流动注射分析系统、液相色谱的电化学检测器，在 环境监测、临床诊断和食品分析等领域中有良好的应用前景。附图说明图1为本专利技术微电极结构图示。图2为本专利技术中聚甲基丙烯酸甲酯/碳纳米管复合材料电极的制作流程图。 图3为本专利技术中聚甲基丙烯酸甲酯/碳纳米管fii^tliM扫描电子显微镜照片(放大10000倍)。图4为含50 mmol/L 2, 6-二甲基苯酚(a) 、 50 mmol/L苯酚(b)、 50鹏ol/L p-萘酚(c)、 50 mmol/L对氯苯酚(d)、 50 mraol/L五氯酚(e) 、 100咖ol/L 2，4-二氯苯酚(f)、 100 mmol/L 间硝基苯酚(g)和100 ramol/L对硝基苯酚(h)的样品溶液在聚甲基丙烯酸甲酯/石墨(A)和聚甲 基丙烯酸甲酯/碳纳米管(B)复合电极上的电泳图谱。运行缓冲溶液，40mmol/L硼酸盐缓冲液 (pH9.8);分离和进样电压，2500 V;进样时间，3秒；检测电位，+0.8 V (vs. Ag/AgCl)。图中标号l为电极管(如石英毛细管或玻璃管等)；2为金属导线；3为甲基丙烯酸甲酯 预聚溶液/碳纳米管糊状混合物；4为电极体；5为粘合剂。具体实施例方式下面通过实施例和附图进一步描述本专利技术1、微流控芯片检测用聚甲基丙烯酸甲酯/碳纳米管复合材料电极的制作将单体甲基丙烯酸甲酯与少量热引发剂偶氮二异丁腈(单体质量的0. 2%)混合,在50 'C水 浴加热使其溶解，然后于85 T:水浴中加热15分钟，每3分钟摇动混合溶液一次，使单体溶液 预聚成甘油状粘性的清亮溶液。该溶液与碳纳米混合均匀，其中碳纳米管的质量百分含量为 40%。由于微流控芯片的分离微流通道尺寸微小，宽度一般在几十微米，制作聚甲基丙烯酸甲 酯/碳纳米管复合材料微电极可以与之配套。将熔融石英毛细管(外径400-500微米，内径 300-350微米) 一头插入甲基丙烯酸甲酯预聚溶液和碳纳米管混合糊状物中，使混合物3在管 内填充深度约为3-4毫米，并使一金属导线2通过管内与碳纳米管混合物3连接，于45 t:的 烘箱中进一步聚合约10小时，使碳纳米管/甲基丙烯酸甲酯预聚溶液硬化，得到电极体4将熔 融石英毛细管的聚甲基丙烯酸甲酯/碳纳米管复合材料填充端抛成圆盘状，用热熔胶将金属导 线2与熔融石英毛细管另一端固定，即制得聚甲基丙烯酸甲酯/碳纳米管复合材料微电极成品。图4为含50圃1/L 2, 6-二甲基苯酚(a) 、 50 ,1/L苯酚(b) 、 50 mmol/L P-萘酚(c)、 50咖ol/L对氯苯酚(d)、 50 mmol/L五氯酚(e)、 100咖ol/L 2, 4-二氯苯粉(f)、 100咖ol/L 间硝基苯酚(g)和100 mmol/L对硝基苯酚(h)的样品溶液在聚甲基丙烯酸甲酯/石墨(A)和聚甲 基丙烯酸甲酉旨/碳纳米管(B)复合电极上的电泳图谱。聚甲基丙烯酸甲酯/碳纳米管复合电极对 八种酚类污染物的灵敏度分别是聚甲本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚甲基丙烯酸甲酯和碳纳米管复合材料电极，由电极管（１）、金属导线（２）和电极体（４）组成，其特征在于电极体（４）由单体聚甲基丙烯酸甲酯预聚溶液与碳纳米管原位聚合获得，碳纳米管的质量含量为电极体（４）总质量的３０％－６０％；填充于电极管（１）的底端部，抛成圆盘状；金属导线（２）一端位于电极体（４）中，另一端与电极管（１）的开口端部由粘合剂（５）固定。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，魏邦国，姚潇，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。