多孔中空炭纳米球复合材料电化学传感器的构建及其应用
发布时间：2021-07-26 13:21
随着人们健康意识的逐渐增强,近年来对选择灵敏检测目标物方法的需求迅速增长。电化学传感器操作简便、性能稳定且对目标物的分析具有高灵敏度而广泛应用到食品检测、环境分析以及临床诊断等领域。电化学传感器的性能与电极修饰材料息息相关。多孔中空炭纳米球及其复合物具有成本低廉、比表面积大、稳定性好、导电性优异、孔隙率高等特点,可用作传感器的电极修饰材料。本文通过构建两种传感器,实现了对亚硝酸盐和超氧阴离子的灵敏检测。主要内容如下:（1）构建以多孔中空炭纳米球作为电极修饰材料的亚硝酸盐电化学传感器。合成材料的形貌和结构通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、氮气吸脱附（BET）和傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）进行表征。同时,利用循环伏安法和计时电流法研究亚硝酸盐的电化学行为。构建的传感器对亚硝酸盐的氧化表现出优异的电催化活性,高的灵敏度(275.7μA·mM-1·cm-2)、宽的线性范围（0.037–6950μM）、低的检测限（0.01μM）。此外将该传感器应用于泡菜中亚硝酸盐的直接检测,并探索不同抗氧化剂对亚硝酸盐的清除能力。该传感器在...
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电化学传感器的检测原理示意图[3]
第1章绪论5该复合材料用于构建新型过氧化氢（H2O2）传感器。结果表明，该传感器对H2O2的检测具有优异的性能，且被吸附的纳米金对H2O2的还原具有良好的催化活性。图1.3常见导电聚合物的化学结构。Fig.1.3Chemicalstructuresofcommonlyconductingpolymers.1.2多孔中空炭纳米球（PHCNs）碳元素作为一切生物最基本的组成元素广泛的存在于自然界中。以特有的成键形式形成了不同结构的碳纳米材料，包括富勒烯C60、碳纳米管、石墨烯[28-30]等。同时碳材料具有各种不同形貌，例如碳纳米点、碳纳米线、碳纳米棒、碳纳米球等。其中，多孔碳纳米球由于具有优异的电子传导速率、大的比表面积、大量可以互相贯通的孔道等结构特点，而被广泛的用于催化、能源储存以及电极修饰材料[31-33]等方面。
第1章绪论61.2.1多孔中空炭纳米球的结构和性质多孔炭纳米球按其形貌的不同可分为多孔实心炭纳米球（如图1.4a）和多孔中空炭纳米球（如图1.4b）。相比于实心炭纳米球，中空炭纳米球的球体内部存在一定的空间，使其比表面积更大。其中，多孔中空炭纳米球因其比表面积大、丰富的孔道结构、稳定的结构等优异的性质而在许多领域具有潜在的应用前景。然而多孔中空炭纳米球的性质往往受其形貌的影响，因此制备形貌可控的多孔中空炭纳米球会使其应用更加广泛。图1.4不同形貌的多孔炭纳米球结构示意图：（a）多孔实心炭纳米球；（b）多孔中空炭纳米球。Fig.1.4Thestructuralpicturesofporouscarbonnanospherewithdifferentmorphology:(a)Poroussolidcarbonnanosphere;(b)Poroushollowcarbonnanosphere.1.2.2多孔中空炭纳米球的制备近年来，据已有的文献报道，多孔中空炭纳米球的制备多采用模板法，模板法包括：硬模板法和软模板法。1.2.2.1硬模板法硬模板法是制备中空炭球最直接的方法[34-36]。硬模板法是指模板结构已经定型，通过浸渍吸附或化学气相沉积等方法在其表面包覆上碳前驱体，进一步炭化后得到碳和模板的复合物，然后用特定溶液的侵蚀作用去除模板，最终得到多孔中空炭纳米球[37]。具体的制备过程分为四步，如图1.5a所示：（1）预先合成球形的模板；（2）选择合适的炭前驱体进行涂覆；（3）炭化活化形成炭纳米球；（4）去除模板。该方法制备的多孔中空炭纳米球的尺寸及孔径大小和分布均受模板的
【参考文献】：
期刊论文
[1]巢状多层中空多孔SiO2材料的模板法合成及其吸附活性的研究[J]. 李刚,刘靖,顾冬雨. 广东化工. 2019(24)
[2]锂离子电池电极材料的新进展[J]. 蔡荣欣. 上海化工. 2019(04)
[3]基于碳纳米材料的无酶电化学传感器同时检测抗坏血酸、多巴胺和尿酸[J]. 邢立文,马占芳. 化学进展. 2016(11)
[4]碳纳米复合材料在电化学生物传感器中的研究进展[J]. 刘皓楠,刘艳. 化学传感器. 2014(03)
[5]基于导电聚吡咯生物电化学传感器的研究进展[J]. 谢爱娟,程文,孔泳,周民,卢绪章,杨艳伟. 分析测试学报. 2012(11)
[6]基于聚苯胺-纳米金修饰玻碳电极的研制及其对过氧化氢的催化研究[J]. 黄海平,张玉梅,孙旦子,朱果逸. 分析化学. 2007(11)
[7]动物性食品中亚硝酸盐检测方法研究现状[J]. 宋华宾. 肉品卫生. 1994(10)
[8]氟对大鼠肝细胞影响及SOD阻断因子的透射电镜研究[J]. 边晓燕,吴振铎,李红,张亚坤,王志成,吴莹,关德宏,闫景龙,石玉霞,富德. 中国地方病学杂志. 1993(03)
[9]贵金属在新技术中的应用[J]. 田广荣. 贵金属. 1991(01)
本文编号：3303644
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电化学传感器的检测原理示意图[3]
第1章绪论5该复合材料用于构建新型过氧化氢（H2O2）传感器。结果表明，该传感器对H2O2的检测具有优异的性能，且被吸附的纳米金对H2O2的还原具有良好的催化活性。图1.3常见导电聚合物的化学结构。Fig.1.3Chemicalstructuresofcommonlyconductingpolymers.1.2多孔中空炭纳米球（PHCNs）碳元素作为一切生物最基本的组成元素广泛的存在于自然界中。以特有的成键形式形成了不同结构的碳纳米材料，包括富勒烯C60、碳纳米管、石墨烯[28-30]等。同时碳材料具有各种不同形貌，例如碳纳米点、碳纳米线、碳纳米棒、碳纳米球等。其中，多孔碳纳米球由于具有优异的电子传导速率、大的比表面积、大量可以互相贯通的孔道等结构特点，而被广泛的用于催化、能源储存以及电极修饰材料[31-33]等方面。
第1章绪论61.2.1多孔中空炭纳米球的结构和性质多孔炭纳米球按其形貌的不同可分为多孔实心炭纳米球（如图1.4a）和多孔中空炭纳米球（如图1.4b）。相比于实心炭纳米球，中空炭纳米球的球体内部存在一定的空间，使其比表面积更大。其中，多孔中空炭纳米球因其比表面积大、丰富的孔道结构、稳定的结构等优异的性质而在许多领域具有潜在的应用前景。然而多孔中空炭纳米球的性质往往受其形貌的影响，因此制备形貌可控的多孔中空炭纳米球会使其应用更加广泛。图1.4不同形貌的多孔炭纳米球结构示意图：（a）多孔实心炭纳米球；（b）多孔中空炭纳米球。Fig.1.4Thestructuralpicturesofporouscarbonnanospherewithdifferentmorphology:(a)Poroussolidcarbonnanosphere;(b)Poroushollowcarbonnanosphere.1.2.2多孔中空炭纳米球的制备近年来，据已有的文献报道，多孔中空炭纳米球的制备多采用模板法，模板法包括：硬模板法和软模板法。1.2.2.1硬模板法硬模板法是制备中空炭球最直接的方法[34-36]。硬模板法是指模板结构已经定型，通过浸渍吸附或化学气相沉积等方法在其表面包覆上碳前驱体，进一步炭化后得到碳和模板的复合物，然后用特定溶液的侵蚀作用去除模板，最终得到多孔中空炭纳米球[37]。具体的制备过程分为四步，如图1.5a所示：（1）预先合成球形的模板；（2）选择合适的炭前驱体进行涂覆；（3）炭化活化形成炭纳米球；（4）去除模板。该方法制备的多孔中空炭纳米球的尺寸及孔径大小和分布均受模板的
【参考文献】：
期刊论文
[1]巢状多层中空多孔SiO2材料的模板法合成及其吸附活性的研究[J]. 李刚,刘靖,顾冬雨. 广东化工. 2019(24)
[2]锂离子电池电极材料的新进展[J]. 蔡荣欣. 上海化工. 2019(04)
[3]基于碳纳米材料的无酶电化学传感器同时检测抗坏血酸、多巴胺和尿酸[J]. 邢立文,马占芳. 化学进展. 2016(11)
[4]碳纳米复合材料在电化学生物传感器中的研究进展[J]. 刘皓楠,刘艳. 化学传感器. 2014(03)
[5]基于导电聚吡咯生物电化学传感器的研究进展[J]. 谢爱娟,程文,孔泳,周民,卢绪章,杨艳伟. 分析测试学报. 2012(11)
[6]基于聚苯胺-纳米金修饰玻碳电极的研制及其对过氧化氢的催化研究[J]. 黄海平,张玉梅,孙旦子,朱果逸. 分析化学. 2007(11)
[7]动物性食品中亚硝酸盐检测方法研究现状[J]. 宋华宾. 肉品卫生. 1994(10)
[8]氟对大鼠肝细胞影响及SOD阻断因子的透射电镜研究[J]. 边晓燕,吴振铎,李红,张亚坤,王志成,吴莹,关德宏,闫景龙,石玉霞,富德. 中国地方病学杂志. 1993(03)
[9]贵金属在新技术中的应用[J]. 田广荣. 贵金属. 1991(01)
本文编号：3303644
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