多孔中空炭納米球復(fù)合材料電化學(xué)傳感器的構(gòu)建及其應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2021-07-26 13:21
隨著人們健康意識的逐漸增強(qiáng),近年來對選擇靈敏檢測目標(biāo)物方法的需求迅速增長。電化學(xué)傳感器操作簡便、性能穩(wěn)定且對目標(biāo)物的分析具有高靈敏度而廣泛應(yīng)用到食品檢測、環(huán)境分析以及臨床診斷等領(lǐng)域。電化學(xué)傳感器的性能與電極修飾材料息息相關(guān)。多孔中空炭納米球及其復(fù)合物具有成本低廉、比表面積大、穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性優(yōu)異、孔隙率高等特點(diǎn),可用作傳感器的電極修飾材料。本文通過構(gòu)建兩種傳感器,實(shí)現(xiàn)了對亞硝酸鹽和超氧陰離子的靈敏檢測。主要內(nèi)容如下:(1)構(gòu)建以多孔中空炭納米球作為電極修飾材料的亞硝酸鹽電化學(xué)傳感器。合成材料的形貌和結(jié)構(gòu)通過掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、氮?dú)馕摳剑˙ET)和傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)進(jìn)行表征。同時(shí),利用循環(huán)伏安法和計(jì)時(shí)電流法研究亞硝酸鹽的電化學(xué)行為。構(gòu)建的傳感器對亞硝酸鹽的氧化表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化活性,高的靈敏度(275.7μA·mM-1·cm-2)、寬的線性范圍(0.037–6950μM)、低的檢測限(0.01μM)。此外將該傳感器應(yīng)用于泡菜中亞硝酸鹽的直接檢測,并探索不同抗氧化劑對亞硝酸鹽的清除能力。該傳感器在...
【文章來源】:西北師范大學(xué)甘肅省
【文章頁數(shù)】:76 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
電化學(xué)傳感器的檢測原理示意圖[3]
第1章緒論5該復(fù)合材料用于構(gòu)建新型過氧化氫(H2O2)傳感器。結(jié)果表明,該傳感器對H2O2的檢測具有優(yōu)異的性能,且被吸附的納米金對H2O2的還原具有良好的催化活性。圖1.3常見導(dǎo)電聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。Fig.1.3Chemicalstructuresofcommonlyconductingpolymers.1.2多孔中空炭納米球(PHCNs)碳元素作為一切生物最基本的組成元素廣泛的存在于自然界中。以特有的成鍵形式形成了不同結(jié)構(gòu)的碳納米材料,包括富勒烯C60、碳納米管、石墨烯[28-30]等。同時(shí)碳材料具有各種不同形貌,例如碳納米點(diǎn)、碳納米線、碳納米棒、碳納米球等。其中,多孔碳納米球由于具有優(yōu)異的電子傳導(dǎo)速率、大的比表面積、大量可以互相貫通的孔道等結(jié)構(gòu)特點(diǎn),而被廣泛的用于催化、能源儲存以及電極修飾材料[31-33]等方面。
第1章緒論61.2.1多孔中空炭納米球的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)多孔炭納米球按其形貌的不同可分為多孔實(shí)心炭納米球(如圖1.4a)和多孔中空炭納米球(如圖1.4b)。相比于實(shí)心炭納米球,中空炭納米球的球體內(nèi)部存在一定的空間,使其比表面積更大。其中,多孔中空炭納米球因其比表面積大、豐富的孔道結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)等優(yōu)異的性質(zhì)而在許多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。然而多孔中空炭納米球的性質(zhì)往往受其形貌的影響,因此制備形貌可控的多孔中空炭納米球會使其應(yīng)用更加廣泛。圖1.4不同形貌的多孔炭納米球結(jié)構(gòu)示意圖:(a)多孔實(shí)心炭納米球;(b)多孔中空炭納米球。Fig.1.4Thestructuralpicturesofporouscarbonnanospherewithdifferentmorphology:(a)Poroussolidcarbonnanosphere;(b)Poroushollowcarbonnanosphere.1.2.2多孔中空炭納米球的制備近年來,據(jù)已有的文獻(xiàn)報(bào)道,多孔中空炭納米球的制備多采用模板法,模板法包括:硬模板法和軟模板法。1.2.2.1硬模板法硬模板法是制備中空炭球最直接的方法[34-36]。硬模板法是指模板結(jié)構(gòu)已經(jīng)定型,通過浸漬吸附或化學(xué)氣相沉積等方法在其表面包覆上碳前驅(qū)體,進(jìn)一步炭化后得到碳和模板的復(fù)合物,然后用特定溶液的侵蝕作用去除模板,最終得到多孔中空炭納米球[37]。具體的制備過程分為四步,如圖1.5a所示:(1)預(yù)先合成球形的模板;(2)選擇合適的炭前驅(qū)體進(jìn)行涂覆;(3)炭化活化形成炭納米球;(4)去除模板。該方法制備的多孔中空炭納米球的尺寸及孔徑大小和分布均受模板的
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]巢狀多層中空多孔SiO2材料的模板法合成及其吸附活性的研究[J]. 李剛,劉靖,顧冬雨. 廣東化工. 2019(24)
[2]鋰離子電池電極材料的新進(jìn)展[J]. 蔡榮欣. 上;. 2019(04)
[3]基于碳納米材料的無酶電化學(xué)傳感器同時(shí)檢測抗壞血酸、多巴胺和尿酸[J]. 邢立文,馬占芳. 化學(xué)進(jìn)展. 2016(11)
[4]碳納米復(fù)合材料在電化學(xué)生物傳感器中的研究進(jìn)展[J]. 劉皓楠,劉艷. 化學(xué)傳感器. 2014(03)
[5]基于導(dǎo)電聚吡咯生物電化學(xué)傳感器的研究進(jìn)展[J]. 謝愛娟,程文,孔泳,周民,盧緒章,楊艷偉. 分析測試學(xué)報(bào). 2012(11)
[6]基于聚苯胺-納米金修飾玻碳電極的研制及其對過氧化氫的催化研究[J]. 黃海平,張玉梅,孫旦子,朱果逸. 分析化學(xué). 2007(11)
[7]動物性食品中亞硝酸鹽檢測方法研究現(xiàn)狀[J]. 宋華賓. 肉品衛(wèi)生. 1994(10)
[8]氟對大鼠肝細(xì)胞影響及SOD阻斷因子的透射電鏡研究[J]. 邊曉燕,吳振鐸,李紅,張亞坤,王志成,吳瑩,關(guān)德宏,閆景龍,石玉霞,富德. 中國地方病學(xué)雜志. 1993(03)
[9]貴金屬在新技術(shù)中的應(yīng)用[J]. 田廣榮. 貴金屬. 1991(01)
本文編號:3303644
【文章來源】:西北師范大學(xué)甘肅省
【文章頁數(shù)】:76 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
電化學(xué)傳感器的檢測原理示意圖[3]
第1章緒論5該復(fù)合材料用于構(gòu)建新型過氧化氫(H2O2)傳感器。結(jié)果表明,該傳感器對H2O2的檢測具有優(yōu)異的性能,且被吸附的納米金對H2O2的還原具有良好的催化活性。圖1.3常見導(dǎo)電聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。Fig.1.3Chemicalstructuresofcommonlyconductingpolymers.1.2多孔中空炭納米球(PHCNs)碳元素作為一切生物最基本的組成元素廣泛的存在于自然界中。以特有的成鍵形式形成了不同結(jié)構(gòu)的碳納米材料,包括富勒烯C60、碳納米管、石墨烯[28-30]等。同時(shí)碳材料具有各種不同形貌,例如碳納米點(diǎn)、碳納米線、碳納米棒、碳納米球等。其中,多孔碳納米球由于具有優(yōu)異的電子傳導(dǎo)速率、大的比表面積、大量可以互相貫通的孔道等結(jié)構(gòu)特點(diǎn),而被廣泛的用于催化、能源儲存以及電極修飾材料[31-33]等方面。
第1章緒論61.2.1多孔中空炭納米球的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)多孔炭納米球按其形貌的不同可分為多孔實(shí)心炭納米球(如圖1.4a)和多孔中空炭納米球(如圖1.4b)。相比于實(shí)心炭納米球,中空炭納米球的球體內(nèi)部存在一定的空間,使其比表面積更大。其中,多孔中空炭納米球因其比表面積大、豐富的孔道結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)等優(yōu)異的性質(zhì)而在許多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。然而多孔中空炭納米球的性質(zhì)往往受其形貌的影響,因此制備形貌可控的多孔中空炭納米球會使其應(yīng)用更加廣泛。圖1.4不同形貌的多孔炭納米球結(jié)構(gòu)示意圖:(a)多孔實(shí)心炭納米球;(b)多孔中空炭納米球。Fig.1.4Thestructuralpicturesofporouscarbonnanospherewithdifferentmorphology:(a)Poroussolidcarbonnanosphere;(b)Poroushollowcarbonnanosphere.1.2.2多孔中空炭納米球的制備近年來,據(jù)已有的文獻(xiàn)報(bào)道,多孔中空炭納米球的制備多采用模板法,模板法包括:硬模板法和軟模板法。1.2.2.1硬模板法硬模板法是制備中空炭球最直接的方法[34-36]。硬模板法是指模板結(jié)構(gòu)已經(jīng)定型,通過浸漬吸附或化學(xué)氣相沉積等方法在其表面包覆上碳前驅(qū)體,進(jìn)一步炭化后得到碳和模板的復(fù)合物,然后用特定溶液的侵蝕作用去除模板,最終得到多孔中空炭納米球[37]。具體的制備過程分為四步,如圖1.5a所示:(1)預(yù)先合成球形的模板;(2)選擇合適的炭前驅(qū)體進(jìn)行涂覆;(3)炭化活化形成炭納米球;(4)去除模板。該方法制備的多孔中空炭納米球的尺寸及孔徑大小和分布均受模板的
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]巢狀多層中空多孔SiO2材料的模板法合成及其吸附活性的研究[J]. 李剛,劉靖,顧冬雨. 廣東化工. 2019(24)
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[3]基于碳納米材料的無酶電化學(xué)傳感器同時(shí)檢測抗壞血酸、多巴胺和尿酸[J]. 邢立文,馬占芳. 化學(xué)進(jìn)展. 2016(11)
[4]碳納米復(fù)合材料在電化學(xué)生物傳感器中的研究進(jìn)展[J]. 劉皓楠,劉艷. 化學(xué)傳感器. 2014(03)
[5]基于導(dǎo)電聚吡咯生物電化學(xué)傳感器的研究進(jìn)展[J]. 謝愛娟,程文,孔泳,周民,盧緒章,楊艷偉. 分析測試學(xué)報(bào). 2012(11)
[6]基于聚苯胺-納米金修飾玻碳電極的研制及其對過氧化氫的催化研究[J]. 黃海平,張玉梅,孫旦子,朱果逸. 分析化學(xué). 2007(11)
[7]動物性食品中亞硝酸鹽檢測方法研究現(xiàn)狀[J]. 宋華賓. 肉品衛(wèi)生. 1994(10)
[8]氟對大鼠肝細(xì)胞影響及SOD阻斷因子的透射電鏡研究[J]. 邊曉燕,吳振鐸,李紅,張亞坤,王志成,吳瑩,關(guān)德宏,閆景龍,石玉霞,富德. 中國地方病學(xué)雜志. 1993(03)
[9]貴金屬在新技術(shù)中的應(yīng)用[J]. 田廣榮. 貴金屬. 1991(01)
本文編號:3303644
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