纳米硒/多壁碳纳米管复合材料的制备及其电化学性能*

荣凤霞, 周 俊, 刘 薇, 王 锐, 白 燕

(暨南大学 化学系,广东 广州 510632)

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

Nicolet 6700型傅立叶红外光谱仪(KBr压片)；PHILIPS XL-30 ESEM型扫描电镜(SEM); PHILIPS TECNAL-10型透射电镜(TEM);电化学工作站(BAS-100和LK2005)。

MWCNTs(原样,记为M0)，直径10 nm～30 nm，长度5 μm～15 μm，纯度大于95%，比表面积约300 m2·g-1，深圳市纳米巷有限公司;其余所用试剂均为分析纯试剂；所有溶液均采用二次蒸馏水配制；二氧化硒(SeO2)配制成2.5×10-2mol·L-1溶液，Vc配制成5.0×10-2mol·L-1溶液，现配现用。实验均在室温条件下进行。

1.2 1的制备

(1) M0的纯化和官能团化

M0于520 ℃焙烧2 h;加入一定量的浓盐酸，超声6 h，浸泡24 h，离心洗涤，红外灯下干燥2 h;加入适量王水[V(HNO3) ∶V(H2SO4)=1 ∶3]，于50 Hz超声2 h，浸泡6 h，离心分离，沉淀用水洗涤至中性，在真空干燥器中于60 ℃干燥14 h制得官能团化的M0(记为M1)。

(2) 1的制备

在烧杯中加入M12.5 mg和1%CTAB(溴化十六烷基三甲基铵)溶液1 mL，超声10 min；加Vc溶液2 mL，超声20 min;缓慢加入 SeO2溶液2 mL，超声20 min，静置2 h制得1溶胶。1溶胶经离心10 min(10 000 r·min-1)分离、干燥制得黑色固体1(nano-Se0为红色，但量少，与M1混合后呈黑色)。

(3) 修饰电极的制备

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在烧杯中加入M00.5 mg和1%CTAB溶液1 mL，超声10 min制得黑色悬浊液。用黑色悬浊液5 μL涂饰经抛光处理的玻碳电极表面，于室温晾干，用水清洗、小心擦干制得M0修饰玻碳电极(记为M0/G)。

用1溶胶5 μL涂饰经抛光处理的玻碳电极表面，红外灯烘干，用水清洗、小心擦干制得1修饰玻碳电极(记为1/G)。

(4) 电化学研究方法

以Ag/AgCl为参比电极，铂丝为对电极，玻碳电极(GC)或M0/C和1/G为工作电极，通氮除氧20 min后于-0.2 V～+0.8 V进行循环伏安扫描，记录其循环伏安曲线。选取0.24 V为起始电位，交流幅值50 mV，滤波参数>10 kHz，在10 000 Hz～0.5 Hz进行交流阻抗测试。

2 结果与讨论

2.1 M0的官能团化

图1为M0和M1的IR谱图。由图1可见，M1在1 715 cm-1处出现了M0没有的-CO2H振动吸收峰，而且在1 166 cm-1处的C-OH的伸缩振动峰，1 574 cm-1处的C=O的伸缩振动峰和3 426 cm-1处的-OH伸缩振动峰的吸收均有了不同程度的增强。这说明，混酸处理使M0端口打开，M1表面出现了大量的-OH和-CO2H[7]。

ν/cm-1

2.2 1的形貌

图2是1的SEM照片。由图2可见，nano-Se0主要以M1开口处为中心，沿管的方向附着并生成树枝状的1。由于M1断裂端口打开并且引入了大量可修饰nano-Se0的-OH和-CO2H，所以可以均匀地负载大量的nano-Se0。

M1和1溶胶的TEM照片见图3。从图3可以看出，酸化处理可以将M0切断，M1的管径为10 nm～30 nm，管长在3 μm以下，呈弯曲状，表面光滑，功能化后分散性较好。nano-Se0微粒均匀的分散在M1中形成1，且有两种负载形态。大部分nano-Se0粒子附着在M1外壁上(1-sol)，也有部分nano-Se0粒子进入到M1的内腔中(1-lumen)，并且由于M1孔径的限制已经被挤压变形。

图 2 1的TEM照片

图 3 M1和1溶胶的TEM照片

2.3 1/G的电化学特性

Potencial/V

Potencial/V

(2) 1/G的交流阻抗谱

Z′/×103 Ω

3 结论

采用酸化后的多壁碳纳米管负载纳米硒制备纳米硒/多壁碳纳米管复合材料，通过对其电化学性能的测试，发现这种复合物具有良好的导电性能。纳米硒/多壁碳纳米管复合材料修饰电极能够提高电子的传递能力，有望用于对生物分子的检测。

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