[发明专利]一种碳纳米管环氧树脂复合材料电极、其制备方法及用途

说明书

本发明公开了一种碳纳米管环氧树脂复合材料电极，其包括电极体、电极管、电极引线；所述电极体填充于电极管的一端，底部为圆状；所述电极引线从电极体引出并从电极管内另一端引出；所述电极体包括固化剂的碳纳米管与环氧树脂缩聚得到，其中碳纳米管的质量为电极体质量的10‑50％。本发明还公开了所述碳纳米管环氧树脂复合材料电极的制备方法及于烟草中化学成分检测的用途。本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料电极有灵敏度高、重现性好、抗污染能力强等优点。

技术领域

本发明属烟草化学技术领域，具体涉及一种碳纳米管环氧树脂复合材料电极、其制备方法及用途。

背景技术

1991年，日本Iijima首次发现了碳纳米管^[1]，其具有石墨碳的针样管状结构，其碳原子构成数层到数十层的同轴圆筒。碳纳米管作为一维纳米材料，由于其重量轻且六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。碳纳米管又名巴基管，是一种径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2至20nm。根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。根据层数碳纳米管可分为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管。由于碳纳米管具有优良的物理和化学特性，其其在电子、生物医疗、航空航天、军事、能源、激光器、医疗和传感器等领域显示了良好的应用前景^[2,3]。

碳纳米管具有极高的电导率和电催化活性，其在电化学传感器中的制备中具有得天独厚的优势，已成功用于增强一些生物活性物质的的电化学响应材料。用于电化学检测的碳纳米管基电极，其制备方法主要包括表面修饰法、电化学聚合表面修饰法、石蜡油混合填充法等，其中表面修饰是最常用的方法。表面修饰法是将碳纳米管粉体分散在溶剂中，然后涂布在基体电极表面，但由于碳纳米管修饰层在实际使用中容易脱落，电极稳定性不佳，寿命不长。石蜡油混合填充法是将碳纳米管粉末和石蜡油混合后填充在电极管中；但电极体为糊状，为非刚性材料，使用中会发生形变，电化学检测中噪音大且信号的重现性不佳，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导电高分子单体溶液中，经电化学聚合形成表面修饰层，使碳纳米管固定在电极表面；但制备的电极也存在碳纳米管修饰层脱落的问题，影响电极的稳定性和使用寿命。鉴于原有碳纳米管电极的不足和问题，将聚合物与碳纳米管复合制备复合材料电极是提高碳纳米管电极稳定性和性能的重要途径。环氧树脂是一类重要的热固性塑料，广泛用于建筑、军事、粘合剂、涂料等众多领域^[5]。目前，产量最大且使用最广的是双酚A类环氧树脂，其具有化学性质稳定、耐有机溶剂、耐热、电绝缘性好、力学和机械性能优良等优点。

烟草含有酚类、黄酮、生物碱、氨基酸等电化学活性成分，通过对这些化学成分进行检测可考察烟草的品质^[6]。采用电化学检测具有选择性好和灵敏度高的优点。

参考文献

[1]Iijima,S.,Helical microtubules of graphitic carbon[J].Nature,1991,354(6348):56-58.

[2]Zhang,J.,Tahmasebid,A.,Omoriyekomwana,J.E.,Yu,J.L.,Microwave-assisted synthesis of biochar-carbon-nanotube-NiO composite as high-performance anode materials for lithium-ion batteries,Fuel ProcessingTechnology,2021,213,106714.