几种多孔碳基纳米复合材料的制备及其电化学研究
发布时间：2021-01-13 03:30
近些年,具有纳米结构的多孔碳材料被广泛关注。由于其具有较多的活性位点、高的电活性表面积、较大的孔体积、良好的导电性、易修饰以及结构灵活多变的特性已被广泛应用在电催化剂载体、分离、能源储存以及电化学传感器等研究领域。其中,在多孔碳材料中引入纳米催化剂是提高多孔碳材料电化学性能行之有效的方法。纳米催化剂在碳基质中产生的相互作用影响着纳米复合材料的电化学性能。多孔碳材料与催化剂产生协同作用有利于在不破坏其纳米结构的情况下实现有效分散,从而优化了纳米复合材料的电催化性能。本论文制备了几种基于功能化的多孔碳纳米复合材料,不仅实现了对生物分子及环境污染物的高灵敏检测,而且成功应用于催化氧还原反应。本论文包括以下几个方面:一、我们合成了一种基于铂/二氧化铈负载有序介孔碳三元纳米复合材料（Pt/CeO2/OMC）。在这项工作中,CeO2可以作为负载贵金属的活性载体以提高Pt纳米粒子的催化活性,以OMC作为功能性基底材料,通过两步沉淀法成功制备了Pt/CeO2/OMC纳米复合材料。由于Pt/CeO2的电催化性能和OM...
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Pt/CeO2/OMC三元纳米复合物的合成技术路线图
河北大学硕士学位论文10图2-2（A）OMC的SEM图，（B）OMC的TEM图，（C）Pt/CeO2/OMC的SEM图，（D）Pt/CeO2/OMC的TEM图，（E）Pt/CeO2/OMC的高分辨TEM图，（F）Pt/CeO2/OMC的EDX光谱图图2-3CeO2（a），Pt/CeO2（b），OMC（c），Pt/CeO2/OMC（d）的XRD图（A）和氮气吸附图（B）从XRD图的曲线a,b,d中可以观察到CeO2的衍射峰[（111）、（200）、（220）、（311）、（331）和（420）]，并且与文献中CeO2的衍射峰完全一致。此外，对于Pt/CeO2/OMC
河北大学硕士学位论文122.3.2不同电极材料的电化学行为研究及电化学检测电化学阻抗谱（EIS）实验利用Fe[(CN)6]4-/3-作为电活性探针研究不同电极的界面特性（图2-5）。从图2-5B中可以观察到CeO2-GCE（b）和Pt/CeO2-GCE（c）的曲线在高频下表现出明显的半圆部分，表明其电阻较高。从图2-5A中可以观察到OMC-GCE（d）和Pt/CeO2/OMC-GCE（e），半圆直径明显减小，归因于其快速的电子转移扩散过程。与CeO2-GCE和Pt/CeO2-GCE相比，Pt/CeO2/OMC的电荷转移效率较高，这是由于负载的OMC可以在电极和电解质之间形成良好的电子通路。这些结果证明，OMC载体可以作为电化学传感器的优良平台。图2-5不同电极材料的EIS图。利用差分脉冲伏安法（DPV）在0.25MH2SO4的支持溶液中分析了不同电极材料对肾上腺素氧化的电催化性能。图2-6分别显示了Bare-GCE（A）、CeO2-GCE（B）、Pt/CeO2-GCE（C）、OMC-GCE（D）和Pt/CeO2/OMC-GCE（E）对肾上腺素氧化的DPV曲线。从图中可以得到，由于CeO2的具有较高催化活性，图2-6B得到的肾上腺素的峰值电流远高于Bare-GCE。与CeO2-GCE相比，由于Pt纳米粒子对小分子具有独特的催化性和电子转移性能，Pt/CeO2-GCE显示了较低的过电位。将CeO2负载到OMC载体的表面上，并通过氧空位与Pt纳米粒子强烈结合产生了优异的电催化性能。因此，Pt/CeO2/OMC-GCE显示了最高的催化电流，并且比Bare-GCE、CeO2-GCE、Pt/CeO2-GCE和OMC-GCE分别高出18.8倍、1.8倍、1.5倍和2.0倍。因此我们选择Pt/CeO2/OMC复合材料作为肾上腺素测定的电化学传感器。此外，我们还研究了Pt/CeO2/OMC电极在不同性质的支持溶液中对肾上腺素检测
本文编号：2974125
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Pt/CeO2/OMC三元纳米复合物的合成技术路线图
河北大学硕士学位论文10图2-2（A）OMC的SEM图，（B）OMC的TEM图，（C）Pt/CeO2/OMC的SEM图，（D）Pt/CeO2/OMC的TEM图，（E）Pt/CeO2/OMC的高分辨TEM图，（F）Pt/CeO2/OMC的EDX光谱图图2-3CeO2（a），Pt/CeO2（b），OMC（c），Pt/CeO2/OMC（d）的XRD图（A）和氮气吸附图（B）从XRD图的曲线a,b,d中可以观察到CeO2的衍射峰[（111）、（200）、（220）、（311）、（331）和（420）]，并且与文献中CeO2的衍射峰完全一致。此外，对于Pt/CeO2/OMC
河北大学硕士学位论文122.3.2不同电极材料的电化学行为研究及电化学检测电化学阻抗谱（EIS）实验利用Fe[(CN)6]4-/3-作为电活性探针研究不同电极的界面特性（图2-5）。从图2-5B中可以观察到CeO2-GCE（b）和Pt/CeO2-GCE（c）的曲线在高频下表现出明显的半圆部分，表明其电阻较高。从图2-5A中可以观察到OMC-GCE（d）和Pt/CeO2/OMC-GCE（e），半圆直径明显减小，归因于其快速的电子转移扩散过程。与CeO2-GCE和Pt/CeO2-GCE相比，Pt/CeO2/OMC的电荷转移效率较高，这是由于负载的OMC可以在电极和电解质之间形成良好的电子通路。这些结果证明，OMC载体可以作为电化学传感器的优良平台。图2-5不同电极材料的EIS图。利用差分脉冲伏安法（DPV）在0.25MH2SO4的支持溶液中分析了不同电极材料对肾上腺素氧化的电催化性能。图2-6分别显示了Bare-GCE（A）、CeO2-GCE（B）、Pt/CeO2-GCE（C）、OMC-GCE（D）和Pt/CeO2/OMC-GCE（E）对肾上腺素氧化的DPV曲线。从图中可以得到，由于CeO2的具有较高催化活性，图2-6B得到的肾上腺素的峰值电流远高于Bare-GCE。与CeO2-GCE相比，由于Pt纳米粒子对小分子具有独特的催化性和电子转移性能，Pt/CeO2-GCE显示了较低的过电位。将CeO2负载到OMC载体的表面上，并通过氧空位与Pt纳米粒子强烈结合产生了优异的电催化性能。因此，Pt/CeO2/OMC-GCE显示了最高的催化电流，并且比Bare-GCE、CeO2-GCE、Pt/CeO2-GCE和OMC-GCE分别高出18.8倍、1.8倍、1.5倍和2.0倍。因此我们选择Pt/CeO2/OMC复合材料作为肾上腺素测定的电化学传感器。此外，我们还研究了Pt/CeO2/OMC电极在不同性质的支持溶液中对肾上腺素检测
本文编号：2974125
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