功能化金属有机骨架材料的制备及在电化学分析中的应用

发布时间：2017-10-15 11:17

  本文关键词：功能化金属有机骨架材料的制备及在电化学分析中的应用

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【摘要】：金属有机骨架材料,简称MOFs (metal-organic frameworks),是有机配体和金属离子或团簇通过配位自组装形成的一种杂化材料。由于它本身具有多孔、较大的比表面积、可调结构和不饱和金属位点等性质,现已被成功应用于储存气体、吸附分离、催化、磁性材料等领域。然而MOFs由于有机链复杂,空间位阻较大,限制了电子传递,导电性差,目前在电化学传感器中的应用较少,本文将金属有机骨架材料与其他材料复合,改善了MOFs本身的不足,其制备的电化学传感器能够有效检测实际样品中的痕量物质,主要研究内容如下：第二章Cu3(BTC)2/β-CD修饰电极同时测定鸟嘌呤和腺嘌呤本次工作中,我们构建了一种新型的电化学修饰电极：Cu3(BTC)2/β-CD复合物修饰电极,并可以同时定量检测鸟嘌呤和腺嘌呤。这个电极对氧化鸟嘌呤和腺嘌呤有很好的灵敏性,主要是Cu3(BTC)2的π-π共轭效应和β-CD包含行为的共同作用结果。为了得到更好的电化学响应,分别对支持电解液、pH、富集电位和富集时间进行了优化。在最佳操作条件下,检测鸟嘌呤和腺嘌呤的线性范围都为0.1-1.0 μmol·L-1和1.0-10 μmol·L-1,检测限分别为0.052 μmol·L-1姣和0.028 μmol·L-1。当前方法灵敏度高、样品制备简单、重现性好,通过检测实际样品中鸟嘌呤和腺嘌呤的含量,证实了此方法的实用性。第三章AuNPs/MMPF-6复合材料修饰电极测定羟胺金纳米粒子通过静电吸附层层组装到金属卟啉骨架材料上得到AuNPs/MMPF-6复合物,对此复合物进行了一系列的表征：X射线衍射、zeta电位、透射电子显微镜和电化学阻抗。AuNPs/MMPF-6制备的传感器能有效电催化氧化羟胺,这主要是高分散金纳米粒子和金属卟啉骨架材料协同作用的结果。电化学检测羟胺在0.01-1.0 μmol·L-1和1.0-20.0 μmol·L-1呈现两段线性,检测限是0.004 μmol·L-1而且,传感器重现性好、稳定性好,标准偏差仅为2.2%。本方法拓宽了金属有机骨架材料在分析中的应用。第四章UiO-66-NH2/TiO2复合材料修饰电极测定绿原酸本次工作合成了氨基功能化的金属有机骨架材料UiO-66-NH2和二氧化钛(TiO2)复合物,并把它作为电极材料,修饰到玻碳电极表面,制备了检测绿原酸的新型传感器。对复合材料进行了一系列的表征：X射线衍射、傅里叶红外光谱、N2吸附等温线、场发射扫描电子显微镜、能谱、透射电子显微镜,结果显示UiO-66-NH2和TiO2根据异相成核作用,可以很好的结合在一起。UiO-66-NH2/TiO2制备的电化学传感器,对检测绿原酸有很好的响应。在最优操作条件下,0.01-1.0 μmol·L-1和1.0-13.0 μmol·L-1浓度范围内,氧化峰电流与绿原酸浓度呈现良好的线性相关,线性相关系数分别为0.9993和0.9997,最低检出限为0.007 μmol·L-1,对1.0 μmol·L-1绿原酸标准液测定9次的相对标准偏差为2.67%。测定实际样品中的绿原酸含量,取得了较好的回收率,结果令人满意。
【关键词】：金属有机骨架材料 电极 鸟嘌呤 腺嘌呤 羟胺 绿原酸
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1;O644.1
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 前言9-26
• 1.1 金属有机骨架材料的简介9
• 1.2 金属有机骨架材料的发展历程9-10
• 1.3 金属有机骨架材料的分类10-12
• 1.3.1 含氮杂环有机配体11
• 1.3.2 含羧基有机配体11-12
• 1.3.3 含氮杂环与羧基混合有机配体12
• 1.4 金属有机骨架材料的特点12-13
• 1.4.1 多孔性质12
• 1.4.2 较大的比表面积12-13
• 1.4.3 结构与功能多样性13
• 1.4.4 不饱和的金属位点13
• 1.5 典型的金属有机骨架材料13-16
• 1.5.1 MOF-n系列13-14
• 1.5.2 MIL-n系列14-15
• 1.5.3 ZIF-n系列15
• 1.5.4 UiO-n系列15-16
• 1.6 金属有机骨架材料的合成方法16-18
• 1.6.1 蒸发溶剂法16
• 1.6.2 扩散法16-17
• 1.6.3 水热或溶剂合成法17
• 1.6.4 超声和微波法17-18
• 1.7 金属有机骨架材料的应用18-20
• 1.7.1 催化剂18
• 1.7.2 气体储存18-19
• 1.7.3 发光材料19-20
• 1.7.4 吸附和分离有机物和无机物20
• 1.8 本论文的主要研究和创新点20-21
• 1.9 参考文献21-26
• 第二章 Cu_3(BTC)_2/β-CD修饰电极同时测定鸟嘌呤和腺嘌呤26-40
• 2.1 实验部分26-27
• 2.1.1 试剂和仪器27
• 2.1.2 合成Cu_3(BTC)_227
• 2.1.3 工作电极的制备27
• 2.1.4 处理样品27
• 2.2 结果与讨论27-37
• 2.2.1 表征28
• 2.2.2 Cu_3(BTC)_2/β-CD修饰电极的电化学行为28-29
• 2.2.3 优化支持电解质和pH29-31
• 2.2.4 优化富集电位和富集时间31-32
• 2.2.5 干扰研究32-33
• 2.2.6 单独测定鸟嘌呤和腺嘌呤33-34
• 2.2.7 同时测定鸟嘌呤和腺嘌呤34-36
• 2.2.8 实际应用36-37
• 2.3 本章小结37
• 2.4 参考文献37-40
• 第三章 AuNPs/MMPF-6复合材料修饰电极测定羟胺40-58
• 3.1 实验部分40-42
• 3.1.1 试剂和仪器40-41
• 3.1.2 合成MMPF-6(Fe)和MMPF-641-42
• 3.1.2.1 合成Fe-TCPP和H_2TCPP配体41-42
• 3.1.2.2 合成MMPF-6(Fe)和MMPF-642
• 3.1.3 合成AuNPs42
• 3.1.4 制备MMPF-6(Fe)和AuNPs/MMPF-6复合材料修饰电极42
• 3.1.5 样品处理42
• 3.2 结果与讨论42-55
• 3.2.1 表征42-44
• 3.2.2 AuNPs/MMPF-6(Fe)/GCE电化学行为44-45
• 3.2.3 检测羟胺的电化学行为45-46
• 3.2.4 Fe(Ⅲ)的影响46-47
• 3.2.5 pH的影响47-48
• 3.2.6 扫速的影响48-49
• 3.2.7 计时电流法49-50
• 3.2.8 富集电位和富集电流的影响50-51
• 3.2.9 分析研究51-54
• 3.2.10 样品分析和干扰研究54-55
• 3.3 结论55
• 3.4 参考文献55-58
• 第四章 UiO-66-NH_2/TiO_2复合材料修饰电极测定绿原酸58-74
• 4.1 实验部分58-60
• 4.1.1 试剂和仪器59
• 4.1.2 合成UiO-66-NH_2和UiO-66-NH_2/TiO_259
• 4.1.3 修饰电极的制备59
• 4.1.4 样品处理59-60
• 4.2 结果讨论60-70
• 4.2.1 表征60-63
• 4.2.2 电化学特性63-64
• 4.2.3 扫速的影响64-65
• 4.2.4 pH的影响65-67
• 4.2.5 富集电位和富集时间的影响67
• 4.2.6 干扰研究67-68
• 4.2.7 检测绿原酸68-70
• 4.2.8 分析应用70
• 4.3 结论70
• 4.4 参考文献70-74
• 攻读硕士研究生期间发表的论文74-75
• 致谢75-76

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