功能碳及贵金属纳米材料的制备及其电催化和传感应用研究

发布时间：2024-07-02 04:30

　　随着学科间的交叉渗透以及纳米技术的不断发展,纳米材料已在基础研究领域及应用研究领域中得到广泛应用。尤其是功能化纳米材料,为材料、化学、物理、生物以及医学等领域带来了新的活力。其中,碳及贵金属纳米材料展现出巨大的潜在应用价值。同时,大环超分子也始终是超分子化学的研究基础以及重要组成部分。本论文主要以贵金属及碳纳米材料为中心,并将贵金属/碳纳米材料与大环超分子进行结合构筑出一系列具有多种组分和多重优势的杂化纳米材料。充分地将贵金属/碳纳米材料的光、电、热及催化方面的性质与大环超分子的主客体识别特性有机结合起来,并主要通过共价键(Au-S)或非共价作用力(氢键作用、?-?相互作用、静电相互作用、疏水作用)将水溶性大环超分子主体修饰于碳纳米材料表面。这既丰富了纳米材料的种类,同时也增强并延伸了其在多方面的应用,如电化学催化氧化以及电化学传感等领域。另一方面,我们同时着眼于新型碳量子点纳米材料的制备,并探索其在电化学/荧光传感领域的潜在应用价值。主要研究内容如下:一、(1)报道了在水相中制备?-环糊精(?-CD)功能化还原氧化石墨烯(RGO)负载超小尺寸(2.0 nm)Pd–Pt双合金纳米簇电催...

【文章页数】：198 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 纳米材料概述
    1.2 功能化微纳米材料的合成
        1.2.1 碳纳米材料
            1.2.1.1 石墨烯纳米材料
            1.2.1.2 碳纳米管(CNTs)/碳纳米角(SWCNHs)纳米材料
            1.2.1.3 碳量子点纳米材料
        1.2.2 贵金属纳米材料
            1.2.2.1 Pd纳米结构材料
            1.2.2.2 Pt纳米结构材料
            1.2.2.3 Au纳米结构材料
            1.2.2.4 双金属纳米材料
        1.2.3 纳米复合型材料
    1.3 大环超分子化学概述
        1.3.1 环糊精简介
        1.3.2 磺酸化杯芳烃简介
        1.3.3 柱芳烃简介
    1.4 功能碳及贵金属纳米材料在电催化/传感领域的应用
        1.4.1 功能贵金属纳米材料在电催化中的应用
            1.4.1.1 贵金属-碳纳米复合材料在电催化中的应用
            1.4.1.2 双合金纳米材料在电催化中的应用
        1.4.2 功能碳纳米材料在传感中的应用
            1.4.2.1 贵金属-超分子功能碳纳米复合材料在电化学传感中的应用.
            1.4.2.2 新型纳米材料—碳量子点在电化学/荧光传感中的应用
    1.5 论文的选题目的及意义
    参考文献
第二章 钯、钯铂纳米催化剂的制备及其电催化性能探究
    2.1 超小尺寸钯铂纳米簇负载于环糊精功能化的石墨烯表面及其在碱性条件下对醇类催化氧化的探究
        2.1.1 引言
        2.1.2 实验部分
            2.1.2.1 试剂材料
            2.1.2.2 实验仪器
            2.1.2.3 β-CD-RGO复合材料的合成
            2.1.2.4 Pd-Pt@β-CD-RGO复合材料的合成
            2.1.2.5 工作电极的修饰及构建
            2.1.2.6 电催化测试
        2.1.3 结果与讨论
            2.1.3.1 β-CD-RGO复合材料的红外光谱与热重分析
            2.1.3.2 Pd-Pt@β-CD-RGO复合材料的表征
            2.1.3.3 电催化性能测试
        2.1.4 小结
    2.2 原位合成钯纳米簇/磺化杯芳烃[8]/碳纳米角纳米复合材料及其在碱性条件下对醇类电催化性能探究
        2.2.1 引言
        2.2.2 实验部分
            2.2.2.1 试剂材料
            2.2.2.2 实验仪器
            2.2.2.3 SCX8-SWCNHs复合材料的合成
            2.2.2.4 Pd@SCX8-SWCNHs复合材料的合成
            2.2.2.5 工作电极的修饰及构建
            2.2.2.6 电催化测试
        2.2.3 结果与讨论
            2.2.3.1 SCX8-SWCNHs复合材料的表征
            2.2.3.2 Pd@SCX8-SWCNHs复合材料的表征
            2.2.3.3 电催化性能测试部分
        2.2.4 小结
    2.3 不同形貌铂钯合金纳米结构电催化剂的合成及其在碱性条件下乙醇催化氧化研究
        2.3.1 引言
        2.3.2 实验部分
            2.3.2.1 试剂材料
            2.3.2.2 Pt-Pd合金纳米材料的合成
            2.3.2.3 实验仪器
            2.3.2.4 工作电极的修饰及构建
            2.3.2.5 电催化测试
        2.3.3 结果与讨论
            2.3.3.1 Pt-Pd合金纳米材料的表征
            2.3.3.2 电催化性能测试部分
        2.3.4 小结
    参考文献
第三章 金属纳米粒子/大环超分子/碳纳米复合材料的合成及其电化学传感应用
    3.1 巯基β?环糊精/金纳米粒子/3,4,9,10-苝四羧酸功能化的单壁碳纳米角复合材料及对杨梅酮/芦丁的高选择性同时检测
        3.1.1 引言
        3.1.2 实验部分
            3.1.2.1 试剂材料
            3.1.2.2 实验仪器
            3.1.2.3 β-CD–Au@PTCA–SWCNHs复合材料的合成
            3.1.2.4 工作电极的修饰及构建
            3.1.2.5 电化学测试
            3.1.2.6 β-CD与杨梅酮/芦丁的分子对接理论研究
        3.1.3 结果与讨论
            3.1.3.1 β-CD–Au@PTCA–SWCNHs纳米复合材料的表征
            3.1.3.2 主客体分子对接模式分析
            3.1.3.3 电极修饰及电化学阻抗谱解析
            3.1.3.4 修饰电极上杨梅酮与芦丁的电化学行为测试
            3.1.3.5 电化学传感检测条件优化
            3.1.3.6 杨梅酮与芦丁的DPV同时定量检测
            3.1.3.7 选择性与稳定性样品分析
            3.1.3.8 实际样品检测
        3.1.4 小结
    3.2 桥连β?环糊精/Pd纳米簇/石墨烯复合材料的制备及其对黄岑苷/木犀草素的同时检测研究
        3.2.1 引言
        3.2.2 实验部分
            3.2.2.1 试剂材料
            3.2.2.2 实验仪器
            3.2.2.3 紫外可见光谱测试研究
            3.2.2.4 SS-β-CD的合成
            3.2.2.5 RGO的制备
            3.2.2.6 SS-β-CD-Pd@RGO纳米复合材料的制备
            3.2.2.7 工作电极的修饰及构建
            3.2.2.8 电化学测试
        3.2.3 结果与讨论
            3.2.3.1 紫外光谱分析
            3.2.3.2 SS-β-CD-Pd@/RGO纳米复合材料的表征
            3.2.3.3 电极修饰及电化学表征
            3.2.3.4 黄岑苷与木犀草素的电化学行为测试
            3.2.3.5 电化学传感优化
            3.2.3.6 黄岑苷与木犀草素的DPV同时定量检测
            3.2.3.7 选择性与稳定性样品分析
            3.2.3.8 实际样品检测
        3.2.4 小结
    参考文献
第四章 碳量子点的绿色合成及其在爆炸物中的高选择性及高灵敏检测研究
    4.1 基于水溶性柱[6]芳烃功能化的氮掺杂碳量子点构建高效的TNT电化学传感平台
        4.1.1 引言
        4.1.2 实验部分
            4.1.2.1 实验仪器
            4.1.2.2 试剂材料
            4.1.2.3 N-CQDs的合成
            4.1.2.4 β-CD-N-CQDs与WP6-N-CQDs的合成
            4.1.2.5 工作电极的修饰及构建
            4.1.2.6 电化学测试
            4.1.2.7 分子对接理论研究
        4.1.3 结果与讨论
            4.1.3.1 β-CD-N-CQDs与WP6-N-CQDs材料的表征
            4.1.3.2 主客体分子对接模式分析
            4.1.3.3 电极修饰及电化学阻抗谱解析
            4.1.3.4 修饰电极上TNT的电化学行为测试
            4.1.3.5 电化学传感平台的性能分析
            4.1.3.6 选择性、稳定性与实际样品分析
        4.1.4 小结
    4.2 一锅法合成光致发光氮掺杂碳量子点及高效TNP荧光传感平台的构建
        4.2.1 引言
        4.2.2 实验部分
            4.2.2.1 实验仪器
            4.2.2.2 试剂材料
            4.2.2.3 N-CQDs的合成
            4.2.2.4 QY测试
            4.2.2.5 TNP的检测
        4.2.3 结果与讨论
            4.2.3.1 N-CQDs材料的表征
            4.2.3.2 N-CQDs的形成机理
            4.2.3.3 N-CQDs的光学性能测试
            4.2.3.4 TNP荧光传感平台的构建及N-CQDs的荧光墨水的应用
            4.2.3.5 TNP的荧光传感机制
        4.2.4 小结
    参考文献
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
攻读博士期间公开发表的论文
致谢



本文编号：3999686