製備多層奈米碳管/電活性聚亞醯胺複合材料應用於修飾電極偵測抗壞血酸

The application of multiwalled carbon nanotube/electroactive polyimide Composites modified electrode to the sensing of ascorbic acid

姚烝琮(Cheng-Chung Yao)

指導教授 ： 葉瑞銘

中原大學/理學院/化學研究所/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6840/CYCU.2013.00160

摘要

本研究已成功合成多層奈米碳管/電活性聚亞醯胺之複合材料，並應用於修飾碳糊電極，偵測抗壞血酸等化學物質。首先以 Friedel-Crafts acylation方法，對多層奈米碳管進行改質。將改質劑四胺基苯甲酸(4-aminobenzoic acid, 4-ABAD)及聚磷酸(polyphosphoric acid)/磷酸酐(phosphorus pentoxide)與多層奈米碳管進行 Friedel-Crafts acylation 反應，反應後可得到四胺苯甲酸官能化的多層奈米碳管(4-aminobenzoyl-functionalized MWCNTs, AF-MWCNTs)。
表面帶有-NH2之活性官能基，之改質多層奈米碳管，以氧化偶合反應，與亞醯胺酸寡聚體進行反應，經加熱縮合，形成以共價結合方式之多層奈米碳管/電活性聚亞醯胺複合材料(MWCNTs/EPI composites)。經傅利葉轉換紅外線光譜儀及紫外光/可見光光譜儀證實，電活性聚亞醯胺上苯胺五聚體之醌環與奈米碳管之間，產生交互作用；並以循環伏特安培儀，測試其電化學性質，證實多層奈米碳管加入電活性聚亞醯胺之複合材料，因奈米碳管與電活性聚亞醯胺的電荷轉移行為，能有效的提高其電化學性質。利用其氧化還原特性，應用於偵測抗壞血酸，隨著抗壞血酸濃度增加，電催化氧化電流亦隨之提升，且其氧化電流跟抗壞血酸濃度間具有線性之趨勢。電流應答測試中，亦具有良好的線性關係，其線性迴歸值(R2值) 為0.998，梯度數量(n值)為15，偵測極限為4.1μM (S/N=3)。

關鍵字

感測器 ； 多層奈米碳管 ； 電活性聚亞醯胺 ； 抗壞血酸

並列摘要

Multiwalled carbon nanotube/electroactive polyimide (MWCNT/EPI) composites modified carbon paste electrode (CPE) has been prepared and
applied to the electrochemical determination of ascorbic acid (AA). The amino-multiwalled carbon nanotube was functionalized with 4-aminobenzoic
acid in mild polyphosphoric acid/Phosphorus pentoxide to obtain 4-aminobenzoyl-functionalized MWCNTs (AF-MWCNTs). The amino functional groups on AF-MWCNTs provided an opportunity to react with oligoaniline in oxidative coupling polymerization. Fourier transform infrared spectra and UV-visible spectra reveal that the quinoid rings on the EPI interact with MWCNTs. The results of the cyclic voltammetry studies indicate enhanced
electrochemical properties for efficient electron/charge transfers behaviour of MWCNT/EPI composites. A linear relationship between the concentration of AA added and the change of peak current obtained, as shown by the linear calibration curve of the amperometric response of the CPE modified with MWCNT/EPI sensor to the concentration of AA (R2 = 0.998, n = 15). The limit of quantitation was 13.7 μM and the limit of detection for the MWCNT/EPI-CPE was estimated 4.1 μM at signal/noise (S/N) of 3.

並列關鍵字

sensor ； ascorbic acid ； electroactive polyimide ； multiwalled carbon nanotube

參考文獻

16. 黃冠燁，電活性聚亞醯胺薄膜、塗料及電噴灑粒子之製備與性質探討，中原大學化學研究所博士論文，(2009)

90. 曾豐年，利用火焰式原子吸收光譜儀以校正曲線法及標準添加法檢測市售五種礦物性中藥中鉛、鎘、銅及鎳重金屬含量，朝陽科技大學應用化學系，(2002).

56. 曾俊豪，利用新穎電漿技術改質奈米碳管以製備導電複合材料之研究，國立成功大學化學工程研究所博士論文，(1997).

29. 林建志，電漿化學氣相沉積順向成長及組裝奈米碳管，國立成功大學材料科學及工程學系博士論文。

17. 黃朝晟，聚亞醯胺/黏土及 ABS/黏土奈米複合材料之製備與性質研究，中原大學化學研究所碩士論文，(2003)