氧化石墨烯与锰卟啉复合物的制备及其催化性能研究

发布时间：2020-09-27 08:11

　　金属卟啉化合物因为其功能接近生物酶,具有高效的催化活性而受到研究者极大的关注。但是金属卟啉单体在均相反应中存在易发生自氧化,自身结构被破坏导致催化活性降低,并且难以回收、不能重复使用的缺点。因此将金属卟啉固载到有机或无机材料上成为研究的热点。石墨烯是一种良好的载体碳材料,我们通过共价键连接的方式将金属卟啉固载到氧化石墨烯上可以结合二者优良的性质。通过紫外、红外光谱和电镜检测分析表明氧化石墨烯与卟啉之间是通过酰胺键结合在一起的,与非共价键结合的方式相比,共价键结合得到的氧化石墨烯-卟啉复合物具有更加稳定的化学性质。将得到的复合材料修饰到玻碳电极上,应用于电催化氧气还原的研究上,可以发现复合物具有良好的催化性能,并且具有很高的稳定性和灵敏性。为了提高氧化石墨烯-金属卟啉复合物的催化活性和稳定性,我们进一步制备了金属卟啉共轭聚合物与氧化石墨烯的复合物。以CuI/N,N-dimethyglycine为催化体系,将氧化石墨烯表面固载的锰金属卟啉用对二溴苯桥联成聚合物(GMPP-AMP)。对氧化石墨烯-金属卟啉聚合物的复合物进行了表征。并以GMPP-AMP为催化剂,考察了在温和条件下催化硫醚氧化制备亚砜的反应。将合成的GMPP-AMP应用于硫醚化合物的催化氧化的研究。通过对催化氧化过程中反应时间、异丁醛、催化剂投入量等实验条件的探究,结果表明,在50 ~oC下,以苯甲硫醚为反应底物,甲苯为溶剂,异丁醛为辅助剂的条件下,反应1 h,苯甲硫醚的转化率高达98%,选择性99%。并将此催化剂应用于其他硫醚类化合物的催化氧化中,均表现出较好的催化效果。同时,对催化剂循环利用的研究表明,该催化剂表现出良好的稳定性,易于回收重复利用,并提出了可能的催化机理。最后,我们将复合物GMPP-AMP修饰到玻碳电极上,进一步考察了GMPP-AMP对硝基苯的电催化还原检测。并通过循环伏安曲线证明了GMPP-AMP复合材料对硝基苯有良好的电催化活性。通过差示脉冲伏安法对低浓度的硝基苯进行了检测,结果表明在0.04 mM-0.24 mM范围内,硝基苯的浓度与还原电流的强度成良好的线性关系。这表明聚合物修饰的电极对硝基苯的检测具有良好潜力,并且具有很高的稳定性和灵敏性。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O643.36
【部分图文】：

微分脉冲,复合物,氧化石墨,联氨

氧化石墨烯与锰卟啉复合物的制备及其催化应用t-TPP 复合材料，将该复合物用于联氨的检测。实验结果表明，RGO/Pt-TPP 纳料对联氨具有良好的电催化活性并且有低过电位和高氧化电流峰。并且该复合的检测范围较广从 13nM 到 232μM，检测极限为 5nM。另外，即使在 500 倍的干扰下，该复合物也可以选择性地检测到联氨。并且表现出良好的灵敏度重复性和再现性。此外,该复合物制备的传感器实际应用性在各种水样中得到hen 等[66]将锰金属卟啉共价修饰到氧化石墨烯上，将得到的复合物修饰到玻碳抗坏血酸（AA）进行电化学检测（图 1.17）。CV 检测表明 AA 的氧化峰电位，并且复合物对 AA 的检测范围较广，在 0.2-2mM 的范围内，AA 的浓度与其电流值有良好的线性关系。微分脉冲法检测表明在 0.04-0.28mM 的范围浓度与的电流值有良好的线性关系。说明 ATPMnG/GC 对 AA 的氧化催化活性较高感领域具有广阔的前景。ab

透射电镜,热重分析,石墨,氧化石墨

图 2.11 石墨和 GO 的热重分析图石墨与 GO 的热重分析图，从图上我们可以看出石墨在 N2常稳定，几乎没有发生热分解，而 GO 的分解分为三个阶段很容易吸收空气中的水份，因此在 100°C 以内的失重是由于 200-300°C，氧化石墨烯重量的损失是含氧官能团的分解重量的损失是氧化石墨烯的碳骨架分解造成的。透射电镜（SEM&TEM）分析a b

电镜图,氧化石墨,电镜,石墨

图 2.11 石墨和 GO 的热重分析图 2.11 是石墨与 GO 的热重分析图，从图上我们可以看出石墨在 N2氛围是非常稳定，几乎没有发生热分解，而 GO 的分解分为三个阶段，由于官能团很容易吸收空气中的水份，因此在 100°C 以内的失重是由于水的升温至 200-300°C，氧化石墨烯重量的损失是含氧官能团的分解造成的后，重量的损失是氧化石墨烯的碳骨架分解造成的。扫描和透射电镜（SEM&TEM）分析Wiehtglso%)(氧化石墨烯a b

【参考文献】