幾種多孔碳基納米復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)研究
發(fā)布時(shí)間:2021-01-13 03:30
近些年,具有納米結(jié)構(gòu)的多孔碳材料被廣泛關(guān)注。由于其具有較多的活性位點(diǎn)、高的電活性表面積、較大的孔體積、良好的導(dǎo)電性、易修飾以及結(jié)構(gòu)靈活多變的特性已被廣泛應(yīng)用在電催化劑載體、分離、能源儲(chǔ)存以及電化學(xué)傳感器等研究領(lǐng)域。其中,在多孔碳材料中引入納米催化劑是提高多孔碳材料電化學(xué)性能行之有效的方法。納米催化劑在碳基質(zhì)中產(chǎn)生的相互作用影響著納米復(fù)合材料的電化學(xué)性能。多孔碳材料與催化劑產(chǎn)生協(xié)同作用有利于在不破壞其納米結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)有效分散,從而優(yōu)化了納米復(fù)合材料的電催化性能。本論文制備了幾種基于功能化的多孔碳納米復(fù)合材料,不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)生物分子及環(huán)境污染物的高靈敏檢測(cè),而且成功應(yīng)用于催化氧還原反應(yīng)。本論文包括以下幾個(gè)方面:一、我們合成了一種基于鉑/二氧化鈰負(fù)載有序介孔碳三元納米復(fù)合材料(Pt/CeO2/OMC)。在這項(xiàng)工作中,CeO2可以作為負(fù)載貴金屬的活性載體以提高Pt納米粒子的催化活性,以O(shè)MC作為功能性基底材料,通過(guò)兩步沉淀法成功制備了Pt/CeO2/OMC納米復(fù)合材料。由于Pt/CeO2的電催化性能和OM...
【文章來(lái)源】:河北大學(xué)河北省
【文章頁(yè)數(shù)】:73 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
Pt/CeO2/OMC三元納米復(fù)合物的合成技術(shù)路線圖
河北大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2-2(A)OMC的SEM圖,(B)OMC的TEM圖,(C)Pt/CeO2/OMC的SEM圖,(D)Pt/CeO2/OMC的TEM圖,(E)Pt/CeO2/OMC的高分辨TEM圖,(F)Pt/CeO2/OMC的EDX光譜圖圖2-3CeO2(a),Pt/CeO2(b),OMC(c),Pt/CeO2/OMC(d)的XRD圖(A)和氮?dú)馕綀D(B)從XRD圖的曲線a,b,d中可以觀察到CeO2的衍射峰[(111)、(200)、(220)、(311)、(331)和(420)],并且與文獻(xiàn)中CeO2的衍射峰完全一致。此外,對(duì)于Pt/CeO2/OMC
河北大學(xué)碩士學(xué)位論文122.3.2不同電極材料的電化學(xué)行為研究及電化學(xué)檢測(cè)電化學(xué)阻抗譜(EIS)實(shí)驗(yàn)利用Fe[(CN)6]4-/3-作為電活性探針研究不同電極的界面特性(圖2-5)。從圖2-5B中可以觀察到CeO2-GCE(b)和Pt/CeO2-GCE(c)的曲線在高頻下表現(xiàn)出明顯的半圓部分,表明其電阻較高。從圖2-5A中可以觀察到OMC-GCE(d)和Pt/CeO2/OMC-GCE(e),半圓直徑明顯減小,歸因于其快速的電子轉(zhuǎn)移擴(kuò)散過(guò)程。與CeO2-GCE和Pt/CeO2-GCE相比,Pt/CeO2/OMC的電荷轉(zhuǎn)移效率較高,這是由于負(fù)載的OMC可以在電極和電解質(zhì)之間形成良好的電子通路。這些結(jié)果證明,OMC載體可以作為電化學(xué)傳感器的優(yōu)良平臺(tái)。圖2-5不同電極材料的EIS圖。利用差分脈沖伏安法(DPV)在0.25MH2SO4的支持溶液中分析了不同電極材料對(duì)腎上腺素氧化的電催化性能。圖2-6分別顯示了Bare-GCE(A)、CeO2-GCE(B)、Pt/CeO2-GCE(C)、OMC-GCE(D)和Pt/CeO2/OMC-GCE(E)對(duì)腎上腺素氧化的DPV曲線。從圖中可以得到,由于CeO2的具有較高催化活性,圖2-6B得到的腎上腺素的峰值電流遠(yuǎn)高于Bare-GCE。與CeO2-GCE相比,由于Pt納米粒子對(duì)小分子具有獨(dú)特的催化性和電子轉(zhuǎn)移性能,Pt/CeO2-GCE顯示了較低的過(guò)電位。將CeO2負(fù)載到OMC載體的表面上,并通過(guò)氧空位與Pt納米粒子強(qiáng)烈結(jié)合產(chǎn)生了優(yōu)異的電催化性能。因此,Pt/CeO2/OMC-GCE顯示了最高的催化電流,并且比Bare-GCE、CeO2-GCE、Pt/CeO2-GCE和OMC-GCE分別高出18.8倍、1.8倍、1.5倍和2.0倍。因此我們選擇Pt/CeO2/OMC復(fù)合材料作為腎上腺素測(cè)定的電化學(xué)傳感器。此外,我們還研究了Pt/CeO2/OMC電極在不同性質(zhì)的支持溶液中對(duì)腎上腺素檢測(cè)
本文編號(hào):2974125
【文章來(lái)源】:河北大學(xué)河北省
【文章頁(yè)數(shù)】:73 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
Pt/CeO2/OMC三元納米復(fù)合物的合成技術(shù)路線圖
河北大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2-2(A)OMC的SEM圖,(B)OMC的TEM圖,(C)Pt/CeO2/OMC的SEM圖,(D)Pt/CeO2/OMC的TEM圖,(E)Pt/CeO2/OMC的高分辨TEM圖,(F)Pt/CeO2/OMC的EDX光譜圖圖2-3CeO2(a),Pt/CeO2(b),OMC(c),Pt/CeO2/OMC(d)的XRD圖(A)和氮?dú)馕綀D(B)從XRD圖的曲線a,b,d中可以觀察到CeO2的衍射峰[(111)、(200)、(220)、(311)、(331)和(420)],并且與文獻(xiàn)中CeO2的衍射峰完全一致。此外,對(duì)于Pt/CeO2/OMC
河北大學(xué)碩士學(xué)位論文122.3.2不同電極材料的電化學(xué)行為研究及電化學(xué)檢測(cè)電化學(xué)阻抗譜(EIS)實(shí)驗(yàn)利用Fe[(CN)6]4-/3-作為電活性探針研究不同電極的界面特性(圖2-5)。從圖2-5B中可以觀察到CeO2-GCE(b)和Pt/CeO2-GCE(c)的曲線在高頻下表現(xiàn)出明顯的半圓部分,表明其電阻較高。從圖2-5A中可以觀察到OMC-GCE(d)和Pt/CeO2/OMC-GCE(e),半圓直徑明顯減小,歸因于其快速的電子轉(zhuǎn)移擴(kuò)散過(guò)程。與CeO2-GCE和Pt/CeO2-GCE相比,Pt/CeO2/OMC的電荷轉(zhuǎn)移效率較高,這是由于負(fù)載的OMC可以在電極和電解質(zhì)之間形成良好的電子通路。這些結(jié)果證明,OMC載體可以作為電化學(xué)傳感器的優(yōu)良平臺(tái)。圖2-5不同電極材料的EIS圖。利用差分脈沖伏安法(DPV)在0.25MH2SO4的支持溶液中分析了不同電極材料對(duì)腎上腺素氧化的電催化性能。圖2-6分別顯示了Bare-GCE(A)、CeO2-GCE(B)、Pt/CeO2-GCE(C)、OMC-GCE(D)和Pt/CeO2/OMC-GCE(E)對(duì)腎上腺素氧化的DPV曲線。從圖中可以得到,由于CeO2的具有較高催化活性,圖2-6B得到的腎上腺素的峰值電流遠(yuǎn)高于Bare-GCE。與CeO2-GCE相比,由于Pt納米粒子對(duì)小分子具有獨(dú)特的催化性和電子轉(zhuǎn)移性能,Pt/CeO2-GCE顯示了較低的過(guò)電位。將CeO2負(fù)載到OMC載體的表面上,并通過(guò)氧空位與Pt納米粒子強(qiáng)烈結(jié)合產(chǎn)生了優(yōu)異的電催化性能。因此,Pt/CeO2/OMC-GCE顯示了最高的催化電流,并且比Bare-GCE、CeO2-GCE、Pt/CeO2-GCE和OMC-GCE分別高出18.8倍、1.8倍、1.5倍和2.0倍。因此我們選擇Pt/CeO2/OMC復(fù)合材料作為腎上腺素測(cè)定的電化學(xué)傳感器。此外,我們還研究了Pt/CeO2/OMC電極在不同性質(zhì)的支持溶液中對(duì)腎上腺素檢測(cè)
本文編號(hào):2974125
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