基于纳米碳点复合材料化学修饰电极的制备及应用

发布时间：2017-05-18 22:16

  本文关键词：基于纳米碳点复合材料化学修饰电极的制备及应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：纳米材料以其特殊的物理化学性质,在电化学传感领域受到了广泛的关注和研究,尤其是各种碳基纳米材料更是得到了高度的关注。碳基纳米材料主要包括零维富勒烯和纳米碳颗粒,一维碳纳米管和碳纳米纤维和二维的石墨烯。最近,研究者在纯化单壁碳纳米管时得到了新型准零维碳基纳米材料纳米碳点。纳米碳点与其它金属半导体量子点类似,也具有良好的荧光性能。同时,纳米碳点还具有更好的水溶性、低毒性、良好的生物相容性、丰富的表面活性和易于功能化及优良的电子受授性能等特点,已在光催化、生物成像、光电子学等领域得到了高度重视和研究。在分析科学领域,目前主要利用纳米碳点的荧光性能研制各种光学传感器。在电化学传感领域,纳米碳点的研究才刚刚起步,而纳米碳点这种碳基纳米材料所具有物理化学性质必将使其在电化学传感领域具有广阔的应用前景。但相比于其它碳基纳米材料,纳米碳点的尺寸更小、亲水性更强,不易直接修饰于电极表面。因此,目前主要将纳米碳点与其它功能材料复合以改善这些材料的电化学传感性能。基于此,本文采用水热法、过氧化氢光刻蚀法等方法制备了纳米碳点,并对其进行了表征。进一步采用直接电化学法、水热法等方法制备了几类基于纳米碳点的复合材料化学修饰电极。在此基础上,分别研究了多巴胺、过氧化氢、双酚A和葡萄糖等物质在上述修饰电极上的电化学性质,并建立了相关样品中上述物质的电化学分析方法。本研究工作对开展纳米碳点在电化学传感中的应用,改善相关物质电化学方法的分析性能,丰富化学修饰电极的研究内容等方面均具有重要的意义。本论文主要研究内容如下:1、以葡萄糖为碳源水热法制备了纳米碳点,并采用直接电化学法制备了纳米碳点/过氧化聚吡咯复合材料修饰电极,研究了多巴胺(DA)在该修饰电极上的电化学行为。实验结果表明,该修饰电极对DA的电氧化过程具有良好的催化能力和选择性。差分脉冲伏安法测定多巴胺的线性范围为5.0×10 8 mol·L 1~3.0×10 5mol·L 1,检出限为1.0×10 8 mol·L 1(3sb)。2、以葡萄糖为碳源水热法制备了纳米碳点,采用原位化学还原法制备了纳米银/纳米碳点复合材料,并采用多种手段对该材料进行了表征。进一步采用滴涂法制备了该复合材料修饰的玻碳电极,研究了H2O2在该材料修饰的玻碳电极上的电化学行为。实验结果表明:该修饰电极对H2O2的电还原过程具有强的催化活性。在优化条件下,动态安培法测定H2O2的线性范围为1.4×10 5~3.4×10 2 mol·L-1,检出限为5.0×10 6 mol·L-1(3sb)。3、以葡萄糖为碳源水热法制备了纳米碳点,以此为基础制备了纳米氧化铈/纳米碳点复合材料,并采用多种手段对该材料进行了表征。研究了双酚A(BPA)在该材料修饰的碳糊电极上的电化学行为。实验结果表明:该修饰电极对BPA具有较好的催化活性,线性扫描伏安法测定BPA线性范围为5.0×10 9~1.0×10 5mol·L 1,检出限为1.0×10 9 mol·L 1(3sb)。4、采用水热法制备了纳米氧化亚铜/纳米碳点的复合材料,并利用XRD、FTIR和SEM技术对其进行了表征。以此为基础制备了该复合材料修饰电极。研究了葡萄糖在该修饰电极上的电化学行为。结果表明:在0.05 mol·L-1的Na OH溶液中该修饰电极对Glu的电氧化过程具有极强催化活性,动态安培法检测Glu的线性范围为2.0×10-7~2.3×10-3 mol·L-1,灵敏度为430.6μA·m M-1,且该修饰电极具有良好的抗干扰能力。5、以氧化石墨烯为原料,采用过氧化氢光刻蚀法制备了纳米碳点,进一步采用直接电化学法制备了纳米碳点/过氧化聚吡咯复合材料,以此为基础构筑了镍-铁双金属铁氰化物/纳米碳点/过氧化聚吡咯复合膜修饰电极,研究了H2O2在该修饰电极上的电化学行为。实验结果表明:该修饰电极对H2O2具有较好的催化活性,动态安培法检测H2O2的线性范围为3.0×10 6~4.7×10 3 mol·L 1,检出限为5.0×10 7mol·L 1(3sb)。
【关键词】：化学修饰电极 纳米碳点 复合材料 电催化
【学位授予单位】：延安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O657.1;TB33
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• §1.1 纳米材料化学修饰电极及其在电化学传感中的应用10-17
• 1.1.1 碳基纳米材料修饰电极及其在电化学传感中的应用11-15
• 1.1.2 金属纳米材料修饰电极及其在电化学传感中的应用15-16
• 1.1.3 碳基纳米材料/金属复合物修饰电极及其在电化学传感中的应用16-17
• §1.2 本论文的选题背景及研究意义17-18
• 第二章 纳米碳点/过氧化聚吡咯复合膜修饰电极的制备及应用18-26
• § 2.1 实验部分18-19
• § 2.2 结果与讨论19-25
• § 2.3 结论25-26
• 第三章 纳米碳点/金属复合材料修饰电极的制备及应用26-51
• §3.1 纳米银/纳米碳点复合材料修饰电极的制备及应用26-34
• §3.2 氧化铈/纳米碳点复合材料修饰电极的制备及应用34-40
• §3.3 氧化亚铜/纳米碳点复合材料修饰电极的制备及对葡萄糖的非酶电化学传感40-51
• 第四章 镍、铁双金属铁氰化物/纳米碳点/过氧化聚吡咯复合膜修饰电极的制备及应用51-61
• § 4.1 实验部分52-53
• § 4.2 结果与讨论53-60
• § 4.3 结论60-61
• 全文总结与展望61-62
• 参考文献62-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间参与科研项目与论文完成情况77

【参考文献】

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1 卫碧文;缪俊文;于文佳;;气相色谱-质谱法分析食品包装材料中双酚A[J];分析试验室;2009年01期

2 廉园园;于浩;宋诗稳;李飞鹤;刘珍叶;齐广才;;双酚A在纳米二氧化铈修饰碳糊电极上的电化学行为及应用[J];分析试验室;2011年02期

3 简选;于浩;金君;王毅;刘珍叶;齐广才;;聚L-组氨酸/石墨烯复合膜修饰电极对多巴胺和尿酸的同时测定[J];江西师范大学学报(自然科学版);2013年03期

4 金君;于浩;王飞;宋诗稳;刘珍叶;齐广才;;氢氧化铜/过氧化聚吡咯修饰电极的制备及其对葡萄糖的催化氧化[J];延安大学学报(自然科学版);2011年04期

  本文关键词：基于纳米碳点复合材料化学修饰电极的制备及应用，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：377263