基于Cu、CuO一维材料构建硝酸根、葡萄糖传感器的研究

发布时间：2017-08-05 11:02

  本文关键词：基于Cu、CuO一维材料构建硝酸根、葡萄糖传感器的研究

  更多相关文章： 铜纳米线 自支撑电极 硝酸根离子 葡萄糖 传感器

【摘要】：铜材料具有优异的导电能力和电催化性能而在电化学传感器领域具有广阔的应用前景。本论文针对目前铜基材料构建硝酸根离子传感器和无酶葡萄糖传感器存在的一些问题,首次设计了一种铜纳米线自支撑电极,该电极对硝酸根离子的传感同时具有极宽的线性范围和较低检出限。同时,应用该自支撑电极检测葡萄糖实现了极宽的线性范围和超高的灵敏度。主要工作如下:一、采用过滤-干燥法制备铜纳米线自支撑膜,通过在氩气中焙烧自支撑膜制得铜纳米线自支撑电极,并用XRD、SEM对自支撑电极进行了物相、形貌表征,CV、LSV、DPV等对自支撑电极进行了电化学表征与测试。结果表明,不同焙烧温度下制备得到的铜纳米线自支撑电极的电化学活性面积:Cu-600Cu-700Cu-800。Cu-600电极检测硝酸根离子不但具有很低的检出限(1.34μM),其灵敏度(即1.375μA/μM)和线性响应范围(即8~5864μM)大大高于文献报到的基于铜材料的传感器。二、采用模板-干燥法制备了不同密度的铜纳米线自支撑膜,通过在氩气中600℃焙烧自支撑膜制得铜纳米线自支撑电极,研究了自支撑电极在无酶葡萄糖传感器领域的潜在应用。结果表明,自支撑电极对葡萄糖的检测表现出优异的性能:灵敏度为0.8μA/μM,检出限为0.69μM,线性范围为2.8-7135μM。该传感器的综合性能优于文献报到的基于金属铜单质为电催化剂的传感器,并且对AA、AP、Cl-表现出良好的抗干扰能力,对人体血清样本的检测具有较高的准确性。三、将铜纳米线自支撑电极在碱性条件下阳极氧化,然后焙烧制备了CuO纳米线电极,研究该电极检测葡萄糖的性能。结果表明,该传感器具有较低检出限(0.96μM)、高的灵敏度(0.7μA/μM)和宽的线性范围(3μM~7135μM),其中灵敏度、线性范围优于大部分文献所报道的基于CuO材料构建无酶葡萄糖传感器。该传感器对AA、AP、Cl-具有较好的抗干扰能力,对血清中葡萄糖的检测具有较高的准确性。
【关键词】：铜纳米线 自支撑电极 硝酸根离子 葡萄糖 传感器
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1;TP212
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 文献综述13-26
• 1.1 引言13-14
• 1.2 硝酸盐的检测方法14-18
• 1.2.1 分光光度法测定硝酸盐14-15
• 1.2.2 分子发光法测定硝酸盐15
• 1.2.3 光谱法测定硝酸盐15-16
• 1.2.4 电化学法测定硝酸盐16-18
• 1.3 电化学葡萄糖传感器18-24
• 1.3.1 葡萄糖酶传感器18-21
• 1.3.1.1 第一代葡萄糖酶传感器18-19
• 1.3.1.2 第二代葡萄糖酶传感器19-20
• 1.3.1.3 第三代葡萄糖酶传感器20-21
• 1.3.2 无酶葡萄糖传感器的发展21-24
• 1.3.2.1 基于Pt、Au材料构建无酶葡萄糖传感器的研究22
• 1.3.2.2 基于C材料构建无酶葡萄糖的研究22-23
• 1.3.2.3 基于Cu材料构建无酶葡萄糖的研究23-24
• 1.4 本论文目的和意义24
• 1.5 本论的主要研究内容24-26
• 第二章 实验试剂、仪器检测技术及表征26-32
• 2.1 实验试剂26-27
• 2.2 实验仪器27
• 2.3 检测技术与表征27-32
• 2.3.1 X射线衍射表征28
• 2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）表征28
• 2.3.3 紫外可将光谱仪测试28-29
• 2.3.4 电化学测试29-32
• 2.3.4.1 线性扫描伏安法29
• 2.3.4.2 循环伏安法29-30
• 2.3.4.3 示差脉冲伏安法30-31
• 2.3.4.4 交流阻抗测试31
• 2.3.4.5 恒电位计时电流法测试31-32
• 第三章 基于铜纳米线的硝酸根离子传感器32-56
• 3.1 引言32-33
• 3.2 实验部分33-35
• 3.2.1 试剂及仪器33
• 3.2.2 铜纳米线自支撑电极的制备33-34
• 3.2.3 电化学测试34
• 3.2.4 紫外可见光谱法测定水中的硝酸根离子34-35
• 3.3 结果与讨论35-54
• 3.3.1 不同焙烧温度对铜纳米线自支撑电极的影响35-39
• 3.3.1.1 不同焙烧温度对铜纳米线自支撑电极结构的影响35-37
• 3.3.1.2 铜纳米线自支撑电极的电化学活性面积表征37-39
• 3.3.2 铜纳米线自支撑电极对硝酸根离子电催化还原的研究39-42
• 3.3.2.1 不同焙烧温度下的自支撑电极对硝酸根的的电催化还原39-41
• 3.3.2.2 铜纳米线自支撑电极对硝酸根离子电催化还原的动力学研究41-42
• 3.3.3 pH对自支撑电极电翠环还原硝酸根离子的影响42-43
• 3.3.4 应用铜纳米线自支撑电极测定水中的硝酸根离子（LSV）43-46
• 3.3.5 DPV法测定水中的硝酸根离子46-49
• 3.3.6 选择性研究49-51
• 3.3.7 重现性与稳定性研究51-53
• 3.3.8 实样检测53-54
• 3.4 本章小结54-56
• 第四章 基于铜纳米线的葡萄糖传感器56-72
• 4.1 前言56-57
• 4.2 实验部分57-58
• 4.2.1 试剂及仪器57
• 4.2.2 工作电极的制备57
• 4.2.3 电化学测试57-58
• 4.3 结果与讨论58-71
• 4.3.1 铜纳米线自支撑对葡萄糖电氧化的研究58-61
• 4.3.2 NaOH浓度对检测葡萄糖的影响61-62
• 4.3.3 扫描速率对铜纳米线自支撑电极电氧化葡萄糖的影响62-63
• 4.3.4 铜纳米线自支撑电极的密度对传感葡萄糖的影响63-64
• 4.3.5 铜纳米线自支撑电极测定葡萄糖64-69
• 4.3.5.1 应用CV法测定葡萄糖64-65
• 4.3.5.2 应用计时电流法测定葡萄糖65-69
• 4.3.6 选择性研究69-70
• 4.3.7 重现性、稳定性研究70
• 4.3.8 实样检测70-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第五章 基于氧化铜纳米线的葡萄糖传感器72-88
• 5.1 前言72
• 5.2 实验部分72-73
• 5.2.1 试剂及仪器72-73
• 5.2.2 氧化铜纳米线电极的制备73
• 5.2.3 电化学测试73
• 5.3 结果与讨论73-87
• 5.3.1 氧化铜纳米线电极的形貌、物相表征73-75
• 5.3.2 CuO纳米线电极的交流阻抗测试75-76
• 5.3.3 氧化铜纳米线电极对葡萄糖的电氧化研究76-79
• 5.3.4 NaOH浓度对CuO纳米线电极电氧化葡萄糖的影响79-80
• 5.3.5 应用CuO纳米线电极测定葡萄糖80-84
• 5.3.5.1 电位的优化80-81
• 5.3.5.2 计时电流检测葡萄糖81-84
• 5.3.6 选择性研究84-86
• 5.3.7 重复性、稳定性研究86
• 5.3.8 实样检测86-87
• 5.4 本章小结87-88
• 第六章 结论与展望88-90
• 6.1 结论88-89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-100
• 简介100-101
• 致谢101

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵清森;向军;苏胜;石金明;陈伟;;CuO/γ-Al_2O_3联合脱硫脱硝技术研究进展[J];电力环境保护;2006年06期

2 杨晓东;何迈;方萍;肖珊美;罗孟飞;;CuO/La_2O_3-Al_2O_3催化剂中CuO物种的迁移和高温固相反应[J];稀有金属;2006年03期

3 沈德树，甘海明;以CuO为主要活性组分同时脱硫脱硝催化剂的研究[J];湖南大学学报(自然科学版);1994年01期

4 Marius BRAZLAUSKAS;Saulius KITRYS;;CuO/分子筛夹心型吸附剂-催化剂的合成和性质[J];催化学报;2008年01期

5 颜茂珠;CuO／CeO_2体系中表面Cu（Ⅱ）组份的状态及还原过程[J];南京师大学报(自然科学版);1995年02期

6 皮运正,王建龙,吴迪;CuO和Cu(Ⅱ)催化臭氧氧化的研究[J];环境化学;2005年02期

7 张良苗;陆文聪;冯永利;倪纪朋;吕勇;尚兴付;;叶状Cu(OH)_2的合成及其向带有纳米孔的CuO的转化(英文)[J];物理化学学报;2008年12期

8 顾立军,谢颖,刘宝生,陈小平,王乐夫;焙烧温度对CuO/γ-Al_2O_3和CeO_2-CuO/γ-Al_2O_3催化剂NO还原活性的影响[J];燃料化学学报;2004年02期

9 张大伟;陈静娟;杨永清;杨晨戈;王忠兵;陈春华;何孝军;;CuO的可控合成及其作为锂离子电池负极材料的性能[J];安徽工业大学学报(自然科学版);2010年03期

10 金盛杨;王玉军;汪鹏;李连祯;周东美;;纳米与微米CuO及Cu~(2+)对土壤脲酶的生态毒性比较研究[J];生态毒理学报;2010年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 何迈;方萍;谢云龙;罗孟飞;;CuO/Al_2O_3和CuO/CeO_2-Al_2O_3催化剂中CuO物种存在形式的对比研究[A];2005年中国固体科学与新材料学术研讨会专辑[C];2005年

2 曹菲菲;张亦弛;郭玉国;;CuO纳米链的可控制备及其作为锂离子电池负极材料的研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第24分会：化学电源[C];2014年

3 ;A1-D Monocopper Substituted Dawson-type Arsenotungstate (H_2en)_(0.5)[Cu(en)_2]_(0.5){[Cu(en)_2(H_2O)]_2[Cu(en)_2](α1-As_2W_(17)CuO_(61))}·8H_2O[A];中国化学会第四届全国多酸化学学术研讨会论文摘要集[C];2011年

4 ;A New 1-D Mono-Cu~Ⅱ Substituted Dawson-type Arsenotungstate [enH_2]_(0.5)[Cu(en)_2]_(1.5)[Cu(en)_2(H_2O)]_2[α-As_2W_(17)CuO_(61)]7·H_2O[A];河南省化学会2010年学术年会论文摘要集[C];2010年

5 苏庆梅;姜飞;周小燕;杜高辉;;CuO纳米线电化学行为的原位透射电镜研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第37分会：能源纳米科学与技术[C];2014年

6 刘曰利;陈文;戴英;;一维CuO纳米针材料的直径可控制备研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（6）[C];2007年

7 高鸿毅;王戈;杨穆;陶进长;崔馨;;自组装花状结构CuO的水热合成及其催化性能[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年

8 贾哲华;刘振宇;黄张根;;单颗粒CuO／Al_2O_3的烟气脱硫反应模型研究[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年

9 王慧;时森;李卫清;刘国杰;孙俭;;CeO_2对CuO/γ-Al_2O_3结构及烟气脱硫性能的影响[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年

10 高志华;黄伟;阴丽华;;CuO／ZrO_2基浆状催化剂完全液相制备及表征[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 路敏s，

本文编号：624519