自牺牲模板法制备磁性纳米复合材料用于电化学催化

发布时间：2017-10-08 18:21

  本文关键词：自牺牲模板法制备磁性纳米复合材料用于电化学催化

  更多相关文章： 磁性纳米粒子 自牺牲模板法 纳米复合材料 电化学催化 传感

【摘要】：磁性纳米粒子(MNPs)具有优异的超顺磁性、生物兼容性、催化性和低毒性等性质,方便制备复合材料,已被广泛应用于分离富集、酶固定化和靶向给药等领域。目前磁性复合材料的制备主要是以磁性材料为核的生长法或磁性材料与其它材料的共混合法,而基于其本身组成制备复合材料的研究鲜有报导。本论文开发了以MNPs为自牺牲模板来制备一系列新型复合材料的新方法,发展了基于新材料的电化学传感及电池技术,效果满意。主要内容如下：1-制备MNPs核@金纳米粒子(AuNPs)-普鲁士蓝(PB)复合壳的复合材料及电化学催化检测过氧化氢。MNPs在含盐酸羟胺和亚铁氰化钾的酸性混合溶液中磁珠表面Fe203与H+反应释放Fe3+并与亚铁氰化钾反应生成PB,氯金酸同时被羟胺还原成AuNPs,生成MNPs@AuNPs-PB复合材料。通过控制反应物的浓度和反应可调控PB-Au纳米复合物的尺寸及形貌。采用扫描透射电镜技术和多种电化学技术对其形貌、电化学性能及催化性能进行表征,并与常规电化学沉积PB修饰电极进行比较。该材料可集成MNPs的磁性、AuNPs导电性和PB的催化性,甚至表现出协同效应,催化和检测灵敏度效果满意。该H202传感器线性检测区间为0.004-22.12 mM,灵敏度为647μA cm-2 mM-1,检测下限低(1.1 nM),并有优异的操作和储存稳定性。2.制备MNPs核@Fe/Pt壳纳米复合材料用于CH3OH和H202的电化学催化。采用硼氢化钠还原磁珠表面Fe203生成Fe,后者将氯铂酸通过置换反应生成Pt,最终生成MNPs核@Fe/Pt壳复合材料。在1M乙醇和0.5 M硫酸溶液中,对比工业催化材料Pt/C,该材料对甲醇催化效果好,抗CO毒化能力强,稳定性好,可望用于高效燃料电池。基于铂对过氧化氢优异的电化学催化效果,实现了对不同浓度的过氧化氢的电化学检测,催化和检测灵敏度效果较满意。3.基于MNPs核@Fe/Pt壳纳米复合材料的多功能磁性搅拌子。通过施加磁场,MNPs核@Fe/Pt壳复合材料沿磁场线排列成链状结构,并随磁场线而运动,形成纳米级搅拌子,促进传质,(动态)增强电催化性能。
【关键词】：磁性纳米粒子 自牺牲模板法 纳米复合材料 电化学催化 传感
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TB33
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 磁性纳米粒子的应用9-12
• 1.1.1 纳米材料9
• 1.1.2 磁性纳米粒子的概述9-10
• 1.1.3 磁性纳米粒子的应用现状10-12
• 1.2 磁性纳米复合材料的应用12-13
• 1.3 普鲁士蓝简介13-14
• 1.4 本文构思14-16
• 第二章 MNPs核@金纳米粒子(AuNPs)-普鲁士蓝(PB)复合壳复合材料的制备及电化学催化检测过氧化氢16-28
• 2.1 引言16-17
• 2.2 实验部分17-19
• 2.2.1 仪器与试剂17
• 2.2.2 纳米复合物的制备17-18
• 2.2.3 基于裸MNPs化学方法快速制备PB18
• 2.2.4 传感器的制备与表征18-19
• 2.3 结果与讨论19-27
• 2.3.1 裸MNPs的常规化学方法转化及PB和AuNPs表征19-24
• 2.3.2 不同电极测定H_2O_2电化学性能24-25
• 2.3.3 电化学测定条件优化25-26
• 2.3.4 传感器的检测应用26-27
• 2.4 小结27-28
• 第三章 制备MNPs核@Fe/Pt壳纳米复合材料用于甲醇的电化学催化28-38
• 3.1 引言28-29
• 3.2 实验部分29-30
• 3.2.1 仪器与试剂29
• 3.2.2 电极材料的制备与表征29-30
• 3.2.3 电化学催化30
• 3.3 结果与讨论30-37
• 3.3.1 MNPs@Fe/Pt纳米复合物的制备和表征30-32
• 3.3.2 H_2O_2和CH_3OH的电化学催化性能32-33
• 3.3.3 电化学测定条件优化33-37
• 3.4 小结37-38
• 第四章 多功能搅拌子38-42
• 4.1 引言38
• 4.2 实验部分38-39
• 4.2.1 仪器与试剂38
• 4.2.2 修饰电极的制备与表征38-39
• 4.2.3 修饰电极的表征与性能39
• 4.3 结果与讨论39-41
• 4.3.1 传感器的制备与表征39
• 4.3.2 磁搅拌增加性能考察39-41
• 4.4 小结41-42
• 结论42-43
• 参考文献43-53
• 附录 硕士期间发表的相关论文53-54
• 致谢54-55

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本文编号：995562