基于电纺碳纳米复合材料的有机农药传感器研究
发布时间：2021-03-02 22:03
随着农药的广泛应用,农药残留问题已经成为人们关注的焦点,因此,开发一种快速、便捷的农药检测方法对人类的健康具有非常重要的意义。电化学传感器以其灵敏度高、响应速度快、成本低廉以及便携性好等优点,广泛地应用于农药残留的定量分析。电极材料是电化学传感器中的关键,所以开发制备方法简单、成本低廉、催化活性高的电极材料显得尤为重要。由于多级孔碳、NiCo2S4和TiC具有优异化学稳定性、催化活性和生物相容性等优异性能在电化学传感器领域获得了广泛关注。但是团聚问题的存在,使得其作为电极材料在使用中与待检测物质有效接触面积减小,从而引起电化学检测信号变弱。电纺碳纳米纤维（CNF）具有比表面积大、导电性好等优点,当将纳米材料负载在CNF上,可以有效地解决纳米材料团聚现象,提高材料导电性和有效接触面积,在传感应用方面具有广阔的应用前景。本论文以CNF为基底,制备了多级孔碳纳米复合膜（MHC/GCNF）、针状NiCo2S4纳米阵列负载石墨化碳纳米纤维（NiCo2S4/GCNF）...
【文章来源】：江西师范大学江西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
嘧霉胺的分子式[19]
硕士学位论文6为超级电容器的电极材料，不仅具有较大的比表面积，而且具有良好的结构稳定性。由于高导电性CNT和高电化学活性NiCo2S4颗粒的协同作用，NCS/CNT-10纳米复合电极呈现出大的比电容和优异的循环稳定性。他们研究发现基于NCS/CNT-10复合材料作为正极和AC作为负极的不对称超级电容器可以在1.6V电压下稳定工作，并在电流密度为1A/g时可提供128.7Whkg-1的高能量密度，在电流密度30A/g时达到23.9kWkg-1的高能量密度，说明NiCo2S4碳纳米复合材料在超级电容器中具有潜在的应用价值。图1-2项链状NCS/CNT复合材料制备示意图[61]在电化学传感器中，NiCo2S4复合材料同样有着十分出色的表现。Wang和她的团队[62]通过简单的两步水热处理和煅烧，再结合原位聚合，制备了一种新型的NiCo2S4/还原氧化石墨烯@聚苯胺(NiCo2S4/rGO@PANI)复合材料。合成的复合材料具有较大的表面积、优异的催化活性和良好的环境稳定性，保证了较高的电化学性能。基于该复合材料的修饰玻碳电极(GCE)开发了一种用于葡萄糖电催化以及芦丁氧化的双功能电化学传感器。研究表明，制备的NiCo2S4/rGO@PANI/GCE电化学传感器具有高灵敏度、高稳定性、优异的选择性和重现性。此外，实际样品中对葡萄糖和芦丁的检测结果也表明，双功能NiCo2S4/rGO@PANI是作为生物传感器的一个有潜力的候选之一。1.4TiC复合材料1.4.1TiC复合材料概述有“准铂金催化剂”之称的过渡金属碳化物(TMCs)具有较高的熔点、优异的机械性能、突出的耐腐蚀性以及优异的电催化活性和电导率等优点[63]。这些特性使得TMCs在耐高温复合材料、涂层、刀具、超导器件、储能电极和催化等领域具有广泛的应用前景[64]。常见的TMCs有碳化钽(TaC)、碳化钒(VC)、碳化钛(TiC)等。碳?
基于电纺碳纳米复合材料的有机农药传感器研究7具有硬度高(28-35GPa)、熔点高(3160oC)、密度低(4.93g/cm3)、耐磨性高、导电性好等特点，是复合材料优良的增强体[65]。除了这些良好的性能外，TiC的功函相对较低，约为3.6-4.1eV，较低的电子亲合力，使得其表面势垒较低同时具有优异的生物相容性，在场发射体和电催化以及生物医疗等领域具有潜在的应用价值[66]。常见的TiC制备方法有电火花熔蚀法[67]、碳热还原法[68]、脉冲激光沉积法[69]、流动悬浮法[70]等。随着社会的发展，单一的材料越来越无法满足发展的需求，TiC纳米复合材料是基于拥有优秀性能的TiC与其他纳米材料进行复合而成的混合物。其中TiC作为增强相，与纳米材料通过协同作用，相互取长补短，提升原有材料的性能从而满足时代的发展需求，因此被广泛应用于各个领域。图1-3TiC晶体结构示意图[71]1.4.2TiC复合材料的制备方法制备碳化钛复合材料的方法有多种。常见的有等离子体反应法[72]、高温自蔓延合成法[73]、热压烧结法[74]和静电纺丝-碳热还原法[75]等。(1)等离子体法等离子体是指气体受外力作用电离出等量的正离子和自由电子以及游离基后的一种存在状态[76]。该状态下，物质整体呈电中性，不同于原本的气态，是物质存在的第四种状态[77]。由于等离子体都是这些活性基团，因此其具有很高的化学活性，降低了原有的反应条件，被广泛应用在无机合成中[78]。(2)高温自蔓延合成法高温自蔓延合成法是通过瞬间高温脉冲点燃，引起固化反应，放出的巨大热量致使反应能够自发且持续的进行，最终合成目标材料的技术[79]。该技术比传统的高温碳热还原法的效率更高，生成物纯度更高[80]，适用于高放热量材料体系中。(3)热压烧结法
【参考文献】：
期刊论文
[1]Determination of Eight Organophosphorus Pesticide Residues in Pepper by QuEChERS-Gas Chromatography[J]. Siyuan BI,Zhiqiang ZHU,Wenhua CHI,Mingshan CHEN,Xingxing WANG,Shouan ZHOU. Agricultural Biotechnology. 2018(01)
[2]多级孔炭电极材料的制备及其性能研究[J]. 高旭俊,袁俊生,付云朋,张运秋,闫圣娟. 化工新型材料. 2011(11)
[3]等离子体合成及其在无机化学中的应用[J]. 古映莹,李丹. 化工文摘. 2005(03)
[4]原位生成TiC/Ti5Si3纳米复合材料的显微结构研究[J]. 李建林,江东亮,谭寿洪. 无机材料学报. 2000(02)
[5]现代无机合成方法[J]. 马广成. 现代化工. 1989(01)
博士论文
[1]源于丝瓜络的巨孔碳及其复合材料的制备与电化学性能[D]. 李健鹏.哈尔滨工业大学 2015
[2]中国农产品农药残留成因与影响研究[D]. 张秀玲.江南大学 2013
硕士论文
[1]石墨烯/镍钴化合物复合材料的制备及其电化学性能研究[D]. 陈慧兰.郑州大学 2019
[2](TiC+Ti5Si3)增强铜基复合材料制备及其组织特征研究[D]. 王强.华北电力大学 2019
[3]碳化钛颗粒增强锰白铜基复合材料的制备与性能研究[D]. 孙向阳.长安大学 2008
本文编号：3060032
【文章来源】：江西师范大学江西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
嘧霉胺的分子式[19]
硕士学位论文6为超级电容器的电极材料，不仅具有较大的比表面积，而且具有良好的结构稳定性。由于高导电性CNT和高电化学活性NiCo2S4颗粒的协同作用，NCS/CNT-10纳米复合电极呈现出大的比电容和优异的循环稳定性。他们研究发现基于NCS/CNT-10复合材料作为正极和AC作为负极的不对称超级电容器可以在1.6V电压下稳定工作，并在电流密度为1A/g时可提供128.7Whkg-1的高能量密度，在电流密度30A/g时达到23.9kWkg-1的高能量密度，说明NiCo2S4碳纳米复合材料在超级电容器中具有潜在的应用价值。图1-2项链状NCS/CNT复合材料制备示意图[61]在电化学传感器中，NiCo2S4复合材料同样有着十分出色的表现。Wang和她的团队[62]通过简单的两步水热处理和煅烧，再结合原位聚合，制备了一种新型的NiCo2S4/还原氧化石墨烯@聚苯胺(NiCo2S4/rGO@PANI)复合材料。合成的复合材料具有较大的表面积、优异的催化活性和良好的环境稳定性，保证了较高的电化学性能。基于该复合材料的修饰玻碳电极(GCE)开发了一种用于葡萄糖电催化以及芦丁氧化的双功能电化学传感器。研究表明，制备的NiCo2S4/rGO@PANI/GCE电化学传感器具有高灵敏度、高稳定性、优异的选择性和重现性。此外，实际样品中对葡萄糖和芦丁的检测结果也表明，双功能NiCo2S4/rGO@PANI是作为生物传感器的一个有潜力的候选之一。1.4TiC复合材料1.4.1TiC复合材料概述有“准铂金催化剂”之称的过渡金属碳化物(TMCs)具有较高的熔点、优异的机械性能、突出的耐腐蚀性以及优异的电催化活性和电导率等优点[63]。这些特性使得TMCs在耐高温复合材料、涂层、刀具、超导器件、储能电极和催化等领域具有广泛的应用前景[64]。常见的TMCs有碳化钽(TaC)、碳化钒(VC)、碳化钛(TiC)等。碳?
基于电纺碳纳米复合材料的有机农药传感器研究7具有硬度高(28-35GPa)、熔点高(3160oC)、密度低(4.93g/cm3)、耐磨性高、导电性好等特点，是复合材料优良的增强体[65]。除了这些良好的性能外，TiC的功函相对较低，约为3.6-4.1eV，较低的电子亲合力，使得其表面势垒较低同时具有优异的生物相容性，在场发射体和电催化以及生物医疗等领域具有潜在的应用价值[66]。常见的TiC制备方法有电火花熔蚀法[67]、碳热还原法[68]、脉冲激光沉积法[69]、流动悬浮法[70]等。随着社会的发展，单一的材料越来越无法满足发展的需求，TiC纳米复合材料是基于拥有优秀性能的TiC与其他纳米材料进行复合而成的混合物。其中TiC作为增强相，与纳米材料通过协同作用，相互取长补短，提升原有材料的性能从而满足时代的发展需求，因此被广泛应用于各个领域。图1-3TiC晶体结构示意图[71]1.4.2TiC复合材料的制备方法制备碳化钛复合材料的方法有多种。常见的有等离子体反应法[72]、高温自蔓延合成法[73]、热压烧结法[74]和静电纺丝-碳热还原法[75]等。(1)等离子体法等离子体是指气体受外力作用电离出等量的正离子和自由电子以及游离基后的一种存在状态[76]。该状态下，物质整体呈电中性，不同于原本的气态，是物质存在的第四种状态[77]。由于等离子体都是这些活性基团，因此其具有很高的化学活性，降低了原有的反应条件，被广泛应用在无机合成中[78]。(2)高温自蔓延合成法高温自蔓延合成法是通过瞬间高温脉冲点燃，引起固化反应，放出的巨大热量致使反应能够自发且持续的进行，最终合成目标材料的技术[79]。该技术比传统的高温碳热还原法的效率更高，生成物纯度更高[80]，适用于高放热量材料体系中。(3)热压烧结法
【参考文献】：
期刊论文
[1]Determination of Eight Organophosphorus Pesticide Residues in Pepper by QuEChERS-Gas Chromatography[J]. Siyuan BI,Zhiqiang ZHU,Wenhua CHI,Mingshan CHEN,Xingxing WANG,Shouan ZHOU. Agricultural Biotechnology. 2018(01)
[2]多级孔炭电极材料的制备及其性能研究[J]. 高旭俊,袁俊生,付云朋,张运秋,闫圣娟. 化工新型材料. 2011(11)
[3]等离子体合成及其在无机化学中的应用[J]. 古映莹,李丹. 化工文摘. 2005(03)
[4]原位生成TiC/Ti5Si3纳米复合材料的显微结构研究[J]. 李建林,江东亮,谭寿洪. 无机材料学报. 2000(02)
[5]现代无机合成方法[J]. 马广成. 现代化工. 1989(01)
博士论文
[1]源于丝瓜络的巨孔碳及其复合材料的制备与电化学性能[D]. 李健鹏.哈尔滨工业大学 2015
[2]中国农产品农药残留成因与影响研究[D]. 张秀玲.江南大学 2013
硕士论文
[1]石墨烯/镍钴化合物复合材料的制备及其电化学性能研究[D]. 陈慧兰.郑州大学 2019
[2](TiC+Ti5Si3)增强铜基复合材料制备及其组织特征研究[D]. 王强.华北电力大学 2019
[3]碳化钛颗粒增强锰白铜基复合材料的制备与性能研究[D]. 孙向阳.长安大学 2008
本文编号：3060032
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