CN113214603B - 一种碳纳米管环氧树脂复合材料电极、其制备方法及用途 - Google Patents

一种碳纳米管环氧树脂复合材料电极、其制备方法及用途 Download PDF

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Abstract

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。

Description

一种碳纳米管环氧树脂复合材料电极、其制备方法及用途
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.
[3]Rajabathar,J.R.,Periyasami,G.,Alanazi,A.M.,Govindasamy,M.,Arunachalam,P.,Review on carbon nanotube varieties for healthcareapplication:effect of preparation methods and mechanism insight,Processes,2020,1654.
[4]Zhang,F.L.,Zhang,L.,Yaseen,M.,Huang,K.A review on the self-healingability of epoxy polymers,A review on the self-healing ability of epoxypolymers,Journal of Applied Polymer Science,2021,138,e50260.
[5]Giovanni,M.,Poh H.L.,Ambrosi A.,Zhao G.,Sofer Z.,Sanek F.,KhezriB.,Webster R.D.,Pumera M.,Nanoscale 2012,4,5002-5008.
[6]Soares,F.A.,Chiapetta,S.C.,Pacheco,W.F.,Development of ananalytical method for the determination of N-nitrosamines in tobacco by GC-NCD after solid phase extraction,ANalytical Methods,2017,9,2284-2289.
发明内容
本发明的目的在于提出一种检测灵敏度高、机械强度高、使用寿命长的烟草化学成分碳纳米管环氧树脂复合材料电极及其快速制备方法。
本发明的技术方案如下：
本发明第一方面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％。
优选地，所述电极管为电绝缘材质，所述电极管为塑料管、陶瓷管、石英管或玻璃管的一种，所述电极管的内径为25um-8mm；所述电极引线用粘合剂将其固定在电极管另一端、并将该端电极管密封，所述粘合剂为热熔胶、环氧树脂、硅酮胶或α-氰基丙烯酸乙酯的一种。
优选地，所述碳纳米管为硝酸处理过的单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。
本发明第二方面公开了所述的碳纳米管环氧树脂复合材料电极的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳纳米管粉体、环氧树脂预聚体和固化剂按一定质量比混合，得到有一定塑性的黑色粘性混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物填充到电极管一端，然后将电极引线通过电极管另一端***到混合物中；
(3)将步骤(2)得到的电极管在红外线和一定温度下固化一段时间；
(4)将步骤(3)固化后的电极管的一端打磨成圆状；用粘合剂将所述电极引线固定在电极管另一端、并将该端电极管密封；即得到所述的碳纳米管环氧树脂复合材料电极。
优选地，步骤(1)所述碳纳米管用硝酸处理步骤如下：将碳纳米管分散在硝酸中，在50-95℃温度下加热处理8-15小时后冷却至室温，减压抽滤、清洗，直至滤出液pH值高于5后，将固体进行加热干燥，得到硝酸处理过的碳纳米管。碳纳米管用硝酸处理的目的是除去其中金属杂质和氧化碳纳米管，同时通过硝酸氧化能够在碳纳米管表面引入羧基，可提高碳纳米管与环氧树脂的结合能力，提高了电极的稳定性和导电能力；使用的硝酸为浓硝酸。
优选地，步骤(1)所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管；所述碳纳米管的质量为碳纳米管粉体、环氧树脂预聚体和固化剂质量的10-50％。
优选地，步骤(2)所述电极管为电绝缘材质，所述电极管为塑料管、陶瓷管、石英管或玻璃管的一种，所述电极管的内径为25um-8mm；步骤(4)所述的粘合剂为热熔胶、环氧树脂、硅酮胶或α-氰基丙烯酸乙酯中的一种。
优选地，步骤(3)所述红外线的波长为1.40-11000um，固化温度为80-120℃，固化时间为5-20min。
更优选地，步骤(3)所述红外线的波长为3-100um，固化温度为100℃，固化时间为10min。
本发明第三方面公开了所述的碳纳米管环氧树脂复合材料电极用于烟草中化学成分检测的用途。
本发明的有益效果：
1、本发明利用了热塑性环氧树脂本体缩聚的技术优势，在绝缘材质管体中直接进行红外加热原位缩聚制备刚性的碳纳米管环氧树脂复合材料电极。由于该新型电极中原位缩合形成的碳纳米管环氧树脂复合材料电极体为刚性，大大提高了电极的性能、机械强度、稳定性和使用寿命，可直接打磨更新，避免使用过程中碳纳米管材料的脱落。
2、本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料电极中的碳纳米管均匀分散于环氧树脂树脂中，形成良好的复合物导电***，具有显著的电催化活性，具有灵敏度高、检测重现性好和抗污染能力强等优点。可用于微流控芯片电泳、流动注射分析、液相色谱等的电化学检测，还可用于伏安法、安培法、库仑分析等电化学分析。不仅可用于酚类、黄酮类和生物碱类等烟草化学成分的电化学检测，还可用于食品药品分析、环境监测和临床诊断等领域。具有广阔的应用前景。
3、本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料电极的制备方法工艺简便、原料成本低廉，可批量加工。本发明采用波长为1.40-11000um中红外和和远红外光加热固化制备碳纳米管环氧树脂类复合电极，为本发明首创。由于包括聚合物在内的有机物的吸收光谱的波长与中远红外线的波长处于同一范围，对中远红外的吸收十分强烈，所以中远红外辐射十分适合本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料加热固化的热源，加热速度快、加热效率高，在短时间内就可以开始或停止工作，易于实现智能控制。通常含有固化剂的环氧树脂预聚体在室温固化需要24小时以上，采用普通烘箱加热缩聚固化也要3小时以上；而本发明采用中红外和远红外光、并在温度为100℃左右下，含有固化剂的环氧树脂预聚体及其与碳纳米管的混合材料可在10分钟左右完全固化，固化效率明显提高。
4、本发明的碳纳米管使用前使用浓硝酸进行处理以除去其中的金属杂质和氧化碳纳米管，同时通过浓硝酸的氧化能够在碳纳米管表面引入羧基，可提高碳纳米管与环氧树脂的结合能力，提高了电极的稳定性和导电能力。
附图说明
图1为本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料电极的制备流程图，其中(D)为碳纳米管环氧树脂复合材料电极的成品。
图2为用于红外光固化的带透气孔的金属箱的结构示意图。
图3为实施例1的碳纳米管环氧树脂复合材料电极的断面的扫描电子显微镜照片(B)和使用的多壁碳纳米管的扫描电子显微镜照片(A)，放大倍数都为20000倍。
图4为实施例1的碳纳米管环氧树脂复合材料电极的拉曼光谱图。
图5为红外光加热固化制备碳纳米管环氧树脂复合材料电极、与普通加热固化方法制备碳纳米管环氧树脂复合材料电极分别检测浓度均为0.5mM的烟碱、芦丁、绿原酸和槲皮素标准混合溶液的电泳图谱，检测温度均为100℃；其中(A)为普通加热固化方法制备碳纳米管环氧树脂复合材料电极的检测结果；(B)为红外光加热固化方法制备碳纳米管环氧树脂复合材料电极的检测结果。
图6为实施例1得到的碳纳米管环氧树脂复合材料电极检测烟叶甲醇提取物的毛细管电泳图谱。
图7为不同红外线照射时间和温度对制备的碳纳米管环氧树脂复合材料电极，对烟碱检测的响应灵敏度的影响。
图8为红外光加热固化制备碳纳米管环氧树脂复合材料电极、与普通加热固化方法化制备碳纳米管环氧树脂复合材料电极，在0.5mM芦丁下的伏安曲线；温度均为100℃，扫描速度：100毫伏/秒。其中(A)为红外光加热固化方法制备碳纳米管环氧树脂复合材料电极的检测结果；(B)为普通加热固化方法化制备碳纳米管环氧树脂复合材料电极的检测结果。
附图标记为：1、电极管；2、电极引线；3、碳纳米管环氧树脂预聚体混合物；4、碳纳米管环氧树脂复合材料电极体；5、粘合剂；6、带透气孔的金属箱；7、红外光；8、碳纳米管环氧树脂复合材料电极；9、热电偶；10、风扇；11、温度控制器。
具体实施方式
下面通过实施例和附图进一步说明本发明。
实施例1：碳纳米管环氧树脂复合材料电极的制备
将2克纯度高于95％的商品碳纳米管分散在装有500毫升的浓硝酸的烧瓶中，在60℃的水浴中加热处理12小时，瓶内混合物进行机械搅拌，搅拌速度为120转/分钟。待硝酸氧化热处理混合物冷却至室温后，通过减压抽滤，并用大量水借助水泵抽滤清洗，不断用pH试纸检测，直至滤出液pH值高于5。然后，将固体放置在图2中的带透气孔的金属箱中，在110℃下干燥20分钟得到硝酸氧化处理的碳纳米管。
碳纳米管环氧树脂复合材料电极的制备流程见附图1。将E51型的环氧树脂预聚体和配套环氧树脂固化剂乙二胺按质量比10:1混合；称取0.5克上述硝酸处理过的碳纳米管粉体与1克该含固化剂的环氧树脂预聚体混合，充分搅拌，得到有一定塑性的黑色粘性混合物3；将内径为320微米、外径为450微米、长为5厘米的熔融石英毛细管1一端***该黑色粘性混合物中，使黑色粘性混合物3填充于毛细管中，填充深度约4毫米；然后将一根长10厘米和直径为150微米的铜丝2通过另一开口***熔融石英毛细管1中，直至铜丝2***毛细管1中的黑色粘性混合物3中约2毫米，确保达到良好接触；然后将其置于附图2所示的带透气孔的金属箱6中，电极与红外线灯泡的距离为20厘米，在100℃的远红外线作用10分钟，通过红外线加速碳纳米管环氧树脂的缩聚和固化。
然后，取出电极，填充有碳纳米管环氧树脂复合材料电极体4的毛细管一端用砂纸打磨成圆状；然后将热熔胶5熔化后滴在铜丝引线2与毛细管1另一开口端接触部分使铜丝固定，并使该端毛细管密封，即得到碳纳米管环氧树脂复合材料电极的成品。使用的粘合剂5可为热熔胶、环氧树脂、硅酮胶或502胶(即α-氰基丙烯酸乙酯)中的一种，其中热熔胶使用最为方便。
对比实施例1
同实施例1，不同之处为采用烘箱加热法固化碳纳米管环氧树脂，烘箱温度为100℃，需要6小时才可完全固化。
将制备电极剩余的碳纳米管环氧树脂复合材料涂在玻璃片上，置于附图2所示的带透气孔的金属箱6中，电极与红外线灯泡的距离为20厘米，在100℃的远红外线作用10分钟。然后用于材料的测试表征。
图3为实施例1得到的碳纳米管环氧树脂复合材料电极的断面的扫描电子显微镜照片(B)和所使用的多壁碳纳米管的扫描电子显微镜照片(A)，放大倍数都为20000倍。由图3下图(B)可以看出，碳纳米管被分散在环氧树脂本体中，并形成良好的导电网络以赋予材料良好的导电性；与图3上图(A)的多壁碳纳米管的扫描电子显微镜照片对照可以看出，碳纳米管环氧树脂复合材料与纯碳纳米管形貌明显不同，复合材料断面可以观测到很多碳纳米管的断头，这些暴露的碳纳米管电极阵列对电极的响应和电化学催化起到至关重要的作用。由于环氧树脂树脂碳纳米管牢固粘合，这有利于维持碳纳米管导电网络的稳定性，可显著提高电极的重现性和稳定性。
图4为实施例1的碳纳米管环氧树脂复合材料电极的拉曼光谱图。由图4可以看出，当碳纳米管与环氧树脂复合后，能观测到复合物中碳纳米管的D、G和2D峰，表明复合材料中碳纳米管结构完整；此外，复合材料中CNT的2D峰强度高于D峰，说明了复合的发生。
图5为实施例1的红外光加热固化制备碳纳米管环氧树脂复合材料电极、与对比实施例1的普通加热固化方法制备碳纳米管环氧树脂复合材料电极分别检测浓度均为0.5mM的烟碱、芦丁、绿原酸和槲皮素标准混合溶液的电泳图谱，检测温度均为100℃；其中(A)为对比实施例1的普通加热固化方法制备碳纳米管环氧树脂复合材料电极的检测结果；(B)为实施例1的红外光加热固化方法制备碳纳米管环氧树脂复合材料电极的检测结果。由图5可以看出，烟碱、芦丁、绿原酸和槲皮素能在8分钟内实现完全分离，峰形良好。四种物质在实施例1的红外加热固化制备的电极上的响应峰电流均明显高于对比实施例1的普通加热固化法制备的电极，说明红外线可提高复合材料电极的灵敏度；红外线加热固化提高了复合材料中碳纳米管网络的导电性和电催化活性。
为探索验证研制电极在烟草试剂样品分析中的应用，实施例1得到的碳纳米管环氧树脂复合材料电极还对烟草样品溶液进行了分析。烟草样品溶液制备方法为：称取通过机械粉碎的烟草粉体2.5克，分散在100毫升甲醇中用红外线辅助***提取5分钟，过滤获得提的取液保存备用。分析前，吸取200微升提取液于玻璃称量瓶中，玻璃称量瓶的直径2厘米、宽2厘米，于上述带透气孔的金属箱6中进行红外溶剂去除，三分钟内可挥去溶剂甲醇，然后加1毫升缓冲液稀释后静置2分钟后进样分析。图6为实施例1得到的碳纳米管环氧树脂复合材料电极检测烟叶甲醇提取物的毛细管电泳图谱。采用实施例1制备方法得到的不同电极，对相同烟草的甲醇提取液进行多次测定，结果基本相同。由图6可以看出烟草中含有大量的烟碱、芦丁和绿原酸等；同时说明实施例1制备方法得到的碳纳米管环氧树脂复合材料电极用于对烟草样品溶液进行分析，灵敏度高、检测重现性好和抗污染能力强。因为烟草的甲醇提取液成分复杂，其他杂质不影响其检测的灵敏度和重现性。
不同红外线照射时间和温度，对制备得到的碳纳米管环氧树脂复合材料电极用于检测，对烟碱的响应灵敏度的影响也进行了考察。图7为不同红外线照射时间和温度对制备得到的碳纳米管环氧树脂复合材料电极在烟碱检测时的响应灵敏度的影响。由附图7上图(A)可以看出，红外温度为100℃摄氏度时，当红外线照射时间从4分钟上升到10分钟，烟碱的峰电流从43.4nA上升到86.64nA，继续提高照射时间，灵敏度增加幅度不大，故选择电极的远红外线照射固化时间为10分钟。此外，温度对烟碱的峰电流也有影响，见附图7下图(B)，但提高固化温度对烟碱的峰电流影响不大。本发明优化的红外固化条件为100℃下红外线照射10分钟，同时选择波长为3-100um范围的红外线效果最好。
实施例2：用于烟草化学成分伏安分析的碳纳米管环氧树脂复合材料电极及其制备方法
与实施例1的电极不同，烟草化学成分的线性伏安分析、循环伏安分析、溶出伏安分析、微分脉冲伏安分析等各种伏安分析法中使用的工作电极面积要大一些，一般使用的圆状电极的直径在1至6毫米，即需要电极管内径较大；同时使用具有更大粘度的、且碳纳米管含量较高的碳纳米管环氧树脂复合材料混合物。
制备步骤同实施例1。不同之处为：称取1克处理过的碳纳米管粉体与1克含固化剂的环氧树脂预聚体混合，充分搅拌可得有一定塑性的黑色混合物。使用外径为4毫米、内径2毫米、长8厘米的硬质玻璃管一端***该黑色混合物中，使碳纳米管环氧树脂预聚物的黑色混合物填充于硬质玻璃管中，填充深度约6毫米，然后将一根长15厘米、直径为0.3毫米的铜丝通过另一开口***硬质玻璃管中，直至铜丝***硬质玻璃管中的碳纳米管环氧树脂预聚物的黑色混合物中约3毫米，确保达到良好接触，然后置于图2所示的带透气孔的金属箱中，温度设定为100℃保持10分钟；然后取出用砂纸打磨填充有混合物硬质玻璃管一端，成圆状；并用热熔胶熔化后滴在铜丝与硬质玻璃管开口端接触处使铜丝固定并使硬质玻璃管密封，即得到用于烟草化学成分伏安分析的碳纳米管环氧树脂复合材料电极成品。
对比实施例2：同实施例2，不同之处为普通加热固化方法化制备碳纳米管环氧树脂复合材料电极。
图8为实施例2制备的电极和对比实施例2制备得到的电极分别在0.5mM芦丁下的伏安曲线，扫描温度均为100℃，扫描速度均为100毫伏/秒。其中图8(A)为实施例2电极的检测结果；(B)为对比实施例2电极的检测结果。芦丁是烟草中一种常见的黄酮类物质，由图8可以看出，芦丁在实施例2制备得到的电极上氧化峰电流，是对比实施例2制备得到的电极上氧化峰电流的两倍。说明红外线可提高复合材料中碳纳米管网络的导电性和电催化活性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种碳纳米管环氧树脂复合材料电极，其特征在于，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；所述电极体为含有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％。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管环氧树脂复合材料电极，其特征在于，所述电极管为电绝缘材质，所述电极管为塑料管、陶瓷管、石英管或玻璃管的一种，所述电极管的内径为25um-8mm；所述电极引线用粘合剂将其固定在电极管另一端、并将该端电极管密封，所述粘合剂为热熔胶、环氧树脂、硅酮胶或α-氰基丙烯酸乙酯的一种。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管环氧树脂复合材料电极，其特征在于，所述碳纳米管为硝酸处理过的单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。
4.根据权利要求1-3任一所述的碳纳米管环氧树脂复合材料电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将碳纳米管、环氧树脂和固化剂按一定质量比混合，得到有一定塑性的黑色粘性混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物填充到电极管一端，然后将电极引线通过电极管另一端***到混合物中；
(3)将步骤(2)得到的电极管在红外线和一定温度下固化一段时间；
(4)将步骤(3)固化后的电极管的一端打磨成圆状；用粘合剂将所述电极引线固定在电极管另一端、并将该端电极管密封；即得到所述的碳纳米管环氧树脂复合材料电极。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳纳米管用硝酸处理步骤如下：将碳纳米管分散在硝酸中，在50-95℃温度下加热处理8-15小时后冷却至室温，减压抽滤、清洗，直至滤出液pH值高于5后，将固体进行加热干燥，得到硝酸处理过的碳纳米管。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管；所述碳纳米管的质量为碳纳米管、环氧树脂和固化剂质量的10-50％。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述电极管为电绝缘材质，所述电极管为塑料管、陶瓷管、石英管或玻璃管的一种，所述电极管的内径为25um-8mm；步骤(4)所述的粘合剂为热熔胶、环氧树脂、硅酮胶或α-氰基丙烯酸乙酯中的一种。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述红外线的波长为1.40-11000um，固化温度为80-120℃，固化时间为5-20min。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述红外线的波长为3-100um，固化温度为100℃，固化时间为10min。
10.根据权利要求1-3任一所述的碳纳米管环氧树脂复合材料电极用于烟草中化学成分检测的用途。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100478398C (zh) * 2004-01-13 2009-04-15 中国科学院成都有机化学有限公司 一种制备聚合物/碳纳米管复合材料的方法
CN100569851C (zh) * 2007-04-29 2009-12-16 南昌大学 一种碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备方法
ITSA20080014A1 (it) * 2008-06-13 2009-12-14 Univ Degli Studi Salerno Compositi a base di polimero e nanotubi di carbonio da applicare come sensori di temperatura a basso costo
CN101289569B (zh) * 2008-06-16 2012-05-09 南昌大学 一种多壁碳纳米管/环氧树脂吸波隐身复合材料的制备方法
CN201837610U (zh) * 2010-03-16 2011-05-18 杭州职业技术学院 一种碳纳米管/聚己内酯共混复合膜气敏传感器
CN102391618A (zh) * 2011-08-11 2012-03-28 复旦大学 一种取向碳纳米管/聚合物复合膜的制备方法
CN104133031A (zh) * 2014-07-31 2014-11-05 云南中烟工业有限责任公司 一种用在线固相萃取测定卷烟烟气苯并[α]芘方法及其装置
WO2016168585A1 (en) * 2015-04-15 2016-10-20 University Of Georgia Research Foundation, Inc. Electrochemical sensors and methods for using electrochemical sensors to detect plant pathogen infection
CN105713348B (zh) * 2016-01-19 2018-11-30 西南科技大学 碳纳米管环氧树脂复合材料应变传感器及制作工艺
US10141090B2 (en) * 2017-01-06 2018-11-27 Namics Corporation Resin composition, paste for forming a varistor element, and varistor element
CN106770574B (zh) * 2017-01-16 2023-10-03 华南理工大学 一种多壁碳纳米管修饰碳纤维微电极及其制备方法
CN110218416A (zh) * 2019-06-12 2019-09-10 山东大学 一种应变电阻响应敏感型智能机敏材料及其制备方法
CN111592737B (zh) * 2020-05-27 2021-03-26 北京化工大学 一种碳基增强体/树脂复合材料的制备方法
CN111748177A (zh) * 2020-06-10 2020-10-09 哈尔滨工程大学 一种耐热型碳纳米纸/环氧树脂导电复合材料的制备方法

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