碳纳米管在分析化学中的应用

    蔡称心3 1 陈 静1 包建春1 陆天虹1 ,2

    1 (南京师范大学化学系,南京210097) 2 (中国科学院长春应用化学研究所,长春130022)

    摘 要 综述了碳纳米管在分析化学中应用的新的进展。主要讨论了碳纳米管在扫描显微镜探针针尖、气体

    传感器、化学修饰电极和化学分离与检测等方面的应用。

    关键词 碳纳米管,显微镜探针针尖,气体传感器,化学修饰电极,综述

    2002211221 收稿;2003210225 接受

    本文系国家自然科学基金(No. 20373027) 、教育部回国人员科研启动基金、江苏省高校自然科学基金(No. 03KJA150055) 及南京市人事

    局回国人员科技活动择优项目资助课题

    1 引 言

    1991 年,日本科学家Iijima 1 利用真空电弧蒸发石墨电极,通过高分辨电镜对其产物进行研究,发

    现了具有纳米尺寸的碳的多层管状物,即多壁碳纳米管(MWNTs) 。该发现立即得到物理界、化学界和

    材料科学界以及高新技术产业部门的广泛关注,在科学界掀起了继C60后又一次研究高潮。碳纳米管

    以其独特的物理化学性能,如独特的金属或半导体导电性、极高的机械强度、良好的吸附能力和较强的

    微波吸收能力,以及作为新型准一维功能材料而日益受到人们的重视。碳纳米管的制备、纯化、性质及

    修饰已有综述文章2 ～11 、专著12 ～17 和专集18 ,19 发表,本文仅对碳纳米管在分析化学中的应用作一综

    述,主要讨论碳纳米管在扫描显微镜探针针尖、气体传感器、化学修饰电极以及化学分离及检测等应用。

    2 碳纳米管的结构

    碳纳米管是由单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷绕而成的无缝、中空的“微

    管”1 ,20 ,每层由一个碳原子通过sp2 杂化与周围3 个碳原子完全键合后所构成的六边形组成的圆柱

    面。根据形成条件的不同,碳纳米管存在多壁碳纳米管(MWNTs) 和单壁碳纳米管(SWNTs) 两种形式。

    MWNTs 一般由几层到几十层石墨片同轴卷绕构成,层间间距为0. 34 nm 左右,其典型的直径和长度分

    别为2～30 nm 和0. 1～50μm。SWNTs 由单层石墨片同轴卷绕构成,其侧面由碳原子六边形排列组

    成,两端由碳原子的五边形封顶。管径一般从10～20 nm ,长度一般可达数十微米,甚至长达20 cm 的 ......