[发明专利]碳氮管-聚苯胺-金复合材料的制备及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳氮管/聚苯胺和碳氮管/聚苯胺/金复合材料的合成及其在生物传感器中的应用。具体地说，是用自组装法制备的碳氮管/聚苯胺和碳氮管/聚苯胺/金复合材料，并构建了多巴胺和过氧化氢的生物传感器。

背景技术

新型纳米材料的合成为发展新型生物传感器提供了新的途径。碳纳米材料是一种理想的电极材料，碳修饰电极具有很多优点，如：响应时间快、电导率高、生物相容性好等[参见：Alwarappan S，Erdem A，Liu C and Li C 2009 J.Phys.Chem.C 113 8853]。其中，碳纳米管由于其独特的结构和奇特的物理、化学、力学特性及其潜在的应用前景吸引了众多的科研工作者对其结构、性质和应用进行研究[参见：(a)Boussaad S，Tao N J，Hopson T and Nagahara L A 2003 Chem.Commun.1502；(b)He P G.and Dai L M 2004 Chem.Commun.3 348；(c)Lee D，Lee J，Kim J，Kim J，Na H B，Kim B，Shin C-H，Kwak J H，Dohnalkova A，Grate J W，Hyeon T and Kim H-S 2005 Adv.Mater.17 2828]，已有不少将碳纳米管用于生物传感器研究的报道[参见：(a)Katz E and Willner I 2004 Angew.Chem.Int.Ed.43 6042；(b)Zayats M，Katz E，Baron R and Willner I 2005 J.Am.Chem.Soc.127 12400]。但是由于碳纳米管的溶解性差，会影响到传感器的制备以及重现性[参见：Salimi A，Compton RG and Hallaj R2004 Anal.Biochem.333 49]。与传统的碳管相比，氮掺杂的碳纳米管(碳氮管)具有更多的活性位点、好的生物相容性和催化性能，因而使其在生物领域具有更广阔的应用前景。由于C-N活性位的存在，使得碳氮管更容易与其它材料相结合获得功能复合材料，从而拓宽其应用范围[参见：Jiang K，Eitan A，Schadler L S，AjayanP M and Siegel R W 2003 Nanoletters 3 275]。

聚苯胺(PANI)作为最重要的导电高分子之一主要是由于它具有高的电导率，易制备，好的环境稳定性等优点以及其广泛的应用。由于PANI的掺杂度可以通过酸的掺杂和脱掺杂的过程来控制因而在共轭高聚物中是独一无二的。但PANI通常在酸性条件下，一般是pH＜4时才具有氧化还原活性[参见：Tian S J，Liu J Y，ZhuT and Knoll W 2004 Chem.Mater.16 4103]。这就极大的限制了它在生物传感器中的应用，因为这通常需要中性条件。

由不同组分组成的有机/无机纳米复合材料具有特殊的物理化学性质以及潜在的应用前景而在科学界引起广泛的关注。有关聚苯胺和碳纳米管的复合物已有报道[Liu J，Tian S and Knoll W 2005 Langmuir 21 5596]。

另外，由于金纳米粒子独一无二的电学和光学性能以及在多种领域的广泛应用而备受关注。有关PANI/Au纳米复合材料也多有报道[Peng Z，Guo L，Zhang Z，Tesche B，Wilke T，Ogermann D，Hu S and Kleinermanns K 2006 Langmuir 2210915]，但是，具有高电化学活性的碳氮管/聚苯胺和碳氮管/聚苯胺/金纳米复合材料的报道还很少，特别是其在生物传感器中的应用。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供高电化学活性的碳氮管/聚苯胺和碳氮管/聚苯胺/金纳米复合材料的合成方法，构建多巴胺和过氧化氢传感器的方法。

技术方案：本发明的碳氮管/聚苯胺和碳氮管/聚苯胺/金纳米复合材料的合成方法为：

首先将酸化过的碳氮管溶液分别用聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)的NaCl水溶液交替处理，然后溶于盐酸溶液中，加入苯胺单体，搅拌均匀后加入氧化剂过硫酸铵的盐酸溶液，反应24小时后，经洗涤、离心、烘干得到碳氮管/聚苯胺；将碳氮管/聚苯胺分散到金胶中，搅拌30分钟，离心、烘干得到碳氮管/聚苯胺/金。

所述酸化过的碳氮管溶液，其中酸化过的碳氮管∶水＝2mg∶1mL。

所述PDDA的NaCl水溶液，其中PDDA∶NaCl∶水＝10mg∶29mg∶1mL。