新型三維金屬氧(硫)化物基催化材料在電/光電傳感中的應(yīng)用研究
發(fā)布時間:2021-09-21 22:09
隨著現(xiàn)代生活水平的提高,人們的身體健康儼然已成為重點(diǎn)關(guān)注的問題。尋求簡單、快速、靈敏的方法實(shí)現(xiàn)對藥物分子及生物小分子的準(zhǔn)確測定對于臨床醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測和食品安全等具有重要意義,也因此成為研究人員的關(guān)注熱點(diǎn)。電/光電化學(xué)傳感技術(shù)具有操作簡單、響應(yīng)速度快、靈敏度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)在分析物的痕量測定中表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢。開發(fā)具有優(yōu)異電/光電化學(xué)性能的催化材料是研究的重點(diǎn)。本論文通過調(diào)控材料形貌、控制元素比例及反應(yīng)條件,設(shè)計(jì)并制備了四種以金屬氧(硫)化物為基礎(chǔ)的功能型復(fù)合材料,包括電催化劑3D多孔Co,N-MoO2/MoC納米棒、3D層級NiS/Ni/C中空微球和3D層級SnS@Co,N-C中空微棒以及光電催化劑3D Bi/ZnSnO3中空微球異質(zhì)結(jié)材料,建立了相應(yīng)的電/光電化學(xué)分析方法,實(shí)現(xiàn)了對對乙酰氨基酚、血清素、腎上腺素及它們的重要合成前體和水解產(chǎn)物的同時電化學(xué)測定,通過待測物與電極表面的特定相互作用實(shí)現(xiàn)了對腎上腺素的無標(biāo)記的高靈敏高選擇性的光電化學(xué)檢測,主要開展內(nèi)容如下:1.以MoO3納米棒為模板,通過在高溫下煅燒核-殼結(jié)構(gòu)的...
【文章來源】:遼寧大學(xué)遼寧省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:135 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
各種MOF衍生的復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)材料示意圖
第1章緒論7圖1.2半導(dǎo)體材料的光電流產(chǎn)生機(jī)理Fig.1.2Themechanismofphotocurrentgenerationofsemiconductormaterials近年來,由于人們對EP在生物體神經(jīng)系統(tǒng)中的重要作用有了更深刻的認(rèn)識,所以對于其的高靈敏的光電化學(xué)檢測也引起了科研人員的研究興趣。Santos等人[82]制備了一種由雙(亞乙基二硫代)四硫富瓦烯敏化的DNA和TiO2納米顆粒,作為光電催化劑在LED光照射下檢測EP。經(jīng)光照后,敏化劑的電子轉(zhuǎn)移到TiO2的導(dǎo)帶,EP的加入可以充當(dāng)空穴的清除劑從而促進(jìn)電荷的分離,產(chǎn)生光電流,這是第一個關(guān)于EP測定的PEC傳感器。Freires等人[83]還開發(fā)了一種基于氧化還原蛋白細(xì)胞色素c修飾的CdSe/ZnS核-殼量子點(diǎn)的PEC傳感器用于測定EP。細(xì)胞色素c可以有效地促進(jìn)的光生載流子的轉(zhuǎn)移并作為氧化還原探針來感測EP,獲得的檢出限為2.0nmol/L。盡管取得了一些進(jìn)展,但是文獻(xiàn)中關(guān)于EP及其他藥物和生物小分子的PEC測定的報(bào)道仍然是很少的。此外,在沒有任何輔助的情況下,很難通過PEC傳感器區(qū)分具有相似氧化還原電勢和結(jié)構(gòu)的目標(biāo)分析物[84],這就導(dǎo)致許多PEC傳感器的選擇性很差。而一些生物識別單元,如:酶、抗體和適配體等的引入不但成本高,而且還費(fèi)時[85-87]。因此,巧妙的設(shè)計(jì)光電極材料,構(gòu)建無標(biāo)記的高靈敏高選擇性的EP的PEC傳感器仍是一個巨大的挑戰(zhàn)。理想的光電活性材料應(yīng)滿足以下要求:合適的能帶邊緣位置、充足的可見光利用率、優(yōu)異的抗光腐蝕性、光穩(wěn)定性、低成本、易制備[88]。半導(dǎo)體材料由于儲量豐富、成本低廉、具有獨(dú)特的光學(xué)和電化學(xué)性能而被廣泛研究和應(yīng)用。半導(dǎo)體材料優(yōu)異的性能主要是由其自身的能級結(jié)構(gòu)決定的,它不僅決定了材料的光吸收能力,而且還決定了該材料的氧化還原能力[89]。在PEC檢測體系中,通常認(rèn)為具有寬禁?
第2章3D多孔Co,N共摻雜MoO2/MoC納米棒修飾電極同時檢測對乙酰氨基酚和對氨基酚13表2.1實(shí)驗(yàn)儀器Table2.1Experimentalinstrument儀器名稱型號廠商掃描電子顯微鏡(SEM-EDS)SU8000日本HITACHI透射電子顯微鏡(TEM)JEM-2100日本JEOLX射線衍射儀(XRD)D5000德國SiemensX射線光電子能譜(XPS)ESCALAB250Xi美國Thermo電化學(xué)工作站CHI660D中國上海辰華2.2.3MoO3納米棒的制備首先,2.4gNa2MoO4·2H2O溶解在50.0mL去離子水中,隨后,將4.0mol/LHNO3緩慢滴加到上述溶液中,直到pH為1。將混合溶液倒入高壓反應(yīng)釜中,并在180°C下保持24h。然后,通過離心收集白色沉淀物,并用去離子水重復(fù)洗滌以除去殘留的化學(xué)物質(zhì),并在60°C下干燥12h,得到MoO3納米棒。2.2.43D多孔Co,N-MoO2/MoC納米棒的制備將0.3gMoO3納米棒和1.095gCo(NO3)2·6H2O溶解在30.0mL甲醇中。在劇烈攪拌下,將含有1.23g2-MIM的30.0mL甲醇溶液快速倒入上述溶液中。攪拌6h后,形成紫色沉淀。通過離心獲得紫色沉淀物,并用甲醇反復(fù)洗滌,并在60℃下干燥,得到MoO3@ZIF-67粉末。將MoO3@ZIF-67粉末在N2氣氛下800°C退火3h,獲得3DCo,N-MoO2/MoC復(fù)合材料。材料的制備過程如圖2.1所示:圖2.13D多孔Co,N-MoO2/MoC納米棒的制備過程Fig.2.1Thefabricationprocessfor3DporousCo,N-MoO2/MoCnanorods
【參考文獻(xiàn)】:
博士論文
[1]金屬有機(jī)框架衍生的復(fù)合電催化劑的制備及分解水性能研究[D]. 李曉.東北師范大學(xué) 2018
本文編號:3402583
【文章來源】:遼寧大學(xué)遼寧省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:135 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
各種MOF衍生的復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)材料示意圖
第1章緒論7圖1.2半導(dǎo)體材料的光電流產(chǎn)生機(jī)理Fig.1.2Themechanismofphotocurrentgenerationofsemiconductormaterials近年來,由于人們對EP在生物體神經(jīng)系統(tǒng)中的重要作用有了更深刻的認(rèn)識,所以對于其的高靈敏的光電化學(xué)檢測也引起了科研人員的研究興趣。Santos等人[82]制備了一種由雙(亞乙基二硫代)四硫富瓦烯敏化的DNA和TiO2納米顆粒,作為光電催化劑在LED光照射下檢測EP。經(jīng)光照后,敏化劑的電子轉(zhuǎn)移到TiO2的導(dǎo)帶,EP的加入可以充當(dāng)空穴的清除劑從而促進(jìn)電荷的分離,產(chǎn)生光電流,這是第一個關(guān)于EP測定的PEC傳感器。Freires等人[83]還開發(fā)了一種基于氧化還原蛋白細(xì)胞色素c修飾的CdSe/ZnS核-殼量子點(diǎn)的PEC傳感器用于測定EP。細(xì)胞色素c可以有效地促進(jìn)的光生載流子的轉(zhuǎn)移并作為氧化還原探針來感測EP,獲得的檢出限為2.0nmol/L。盡管取得了一些進(jìn)展,但是文獻(xiàn)中關(guān)于EP及其他藥物和生物小分子的PEC測定的報(bào)道仍然是很少的。此外,在沒有任何輔助的情況下,很難通過PEC傳感器區(qū)分具有相似氧化還原電勢和結(jié)構(gòu)的目標(biāo)分析物[84],這就導(dǎo)致許多PEC傳感器的選擇性很差。而一些生物識別單元,如:酶、抗體和適配體等的引入不但成本高,而且還費(fèi)時[85-87]。因此,巧妙的設(shè)計(jì)光電極材料,構(gòu)建無標(biāo)記的高靈敏高選擇性的EP的PEC傳感器仍是一個巨大的挑戰(zhàn)。理想的光電活性材料應(yīng)滿足以下要求:合適的能帶邊緣位置、充足的可見光利用率、優(yōu)異的抗光腐蝕性、光穩(wěn)定性、低成本、易制備[88]。半導(dǎo)體材料由于儲量豐富、成本低廉、具有獨(dú)特的光學(xué)和電化學(xué)性能而被廣泛研究和應(yīng)用。半導(dǎo)體材料優(yōu)異的性能主要是由其自身的能級結(jié)構(gòu)決定的,它不僅決定了材料的光吸收能力,而且還決定了該材料的氧化還原能力[89]。在PEC檢測體系中,通常認(rèn)為具有寬禁?
第2章3D多孔Co,N共摻雜MoO2/MoC納米棒修飾電極同時檢測對乙酰氨基酚和對氨基酚13表2.1實(shí)驗(yàn)儀器Table2.1Experimentalinstrument儀器名稱型號廠商掃描電子顯微鏡(SEM-EDS)SU8000日本HITACHI透射電子顯微鏡(TEM)JEM-2100日本JEOLX射線衍射儀(XRD)D5000德國SiemensX射線光電子能譜(XPS)ESCALAB250Xi美國Thermo電化學(xué)工作站CHI660D中國上海辰華2.2.3MoO3納米棒的制備首先,2.4gNa2MoO4·2H2O溶解在50.0mL去離子水中,隨后,將4.0mol/LHNO3緩慢滴加到上述溶液中,直到pH為1。將混合溶液倒入高壓反應(yīng)釜中,并在180°C下保持24h。然后,通過離心收集白色沉淀物,并用去離子水重復(fù)洗滌以除去殘留的化學(xué)物質(zhì),并在60°C下干燥12h,得到MoO3納米棒。2.2.43D多孔Co,N-MoO2/MoC納米棒的制備將0.3gMoO3納米棒和1.095gCo(NO3)2·6H2O溶解在30.0mL甲醇中。在劇烈攪拌下,將含有1.23g2-MIM的30.0mL甲醇溶液快速倒入上述溶液中。攪拌6h后,形成紫色沉淀。通過離心獲得紫色沉淀物,并用甲醇反復(fù)洗滌,并在60℃下干燥,得到MoO3@ZIF-67粉末。將MoO3@ZIF-67粉末在N2氣氛下800°C退火3h,獲得3DCo,N-MoO2/MoC復(fù)合材料。材料的制備過程如圖2.1所示:圖2.13D多孔Co,N-MoO2/MoC納米棒的制備過程Fig.2.1Thefabricationprocessfor3DporousCo,N-MoO2/MoCnanorods
【參考文獻(xiàn)】:
博士論文
[1]金屬有機(jī)框架衍生的復(fù)合電催化劑的制備及分解水性能研究[D]. 李曉.東北師范大學(xué) 2018
本文編號:3402583
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