论文部分内容阅读
本文致力于新型电极修饰材料的研究,努力提高电活性材料与电极之间响应,加快电子转移速度的同时提高修饰电极的选择性,从而制备选择性好、灵敏度高、检测限低和稳定性好的修饰电极,并将此修饰电极用于多巴胺和抗坏血酸的催化研究。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、N2吸脱附曲线、CHNS/O元素分析仪、X射线光电子能谱(XPS)、电化学循环伏安扫描(CV)和示差脉冲伏安技术(DPV)等分析测试技术,对材料的形貌、结构和及其修饰电极的电催化性能的应用进行了详细研究。主要进行了以下三个方面的研究工作:(1) Fc@MOFs-5复合材料的制备及其电催化性能的研究二茂铁是具有高度富电子夹心结构的小分子电子媒介体,热稳定性好,电化学活性和生理活性高;金属有机框架化合物与二茂铁复合,可增强材料的稳定性,可用于构建多巴胺DA的电化学传感器。电化学测试结果表明,该复合材料能有效的降低DA氧化过电位,并有效的提高了检测的灵敏度和选择性。在实验中,对DA测定的实验参数如缓冲液的pH值和扫描速度进行了优化选择。在优化的实验条件下,DA的线性检测范围为4-300μM;当信噪比N/S=3时,DA的检测限为1.0×10-7M。Fc@MOFs-5/GCE在AA存在的条件下,对DA的检测表现出较好的选择性和催化性能。(2) AgCl/PANI二元杂化材料对多巴胺的电催化性能的研究利用无机/有机杂化材料表现出的协同效应,设计合成了AgCl/PANI二元杂化材料,电化学测试表明,无机物AgCl和有机物PANI二者之间存在协同效应,此修饰电极相比PANI/GCE,AgCl/GCE和裸GCE,明显的降低了DA的氧化过电位,有效的提高了催化电流和电子转移速度。用DPV法分离检测时,在高浓度的AA混合液中,能达到分离检测的目的。在最佳测试条件下,线性范围为0.7-6.0μM,检测限低至5.4×10-8M(S/N=3)。AgCl/PANI二元杂化材料修饰电极表现出高选择性、低检测限、高灵敏度和稳定性好等特点,是一种较为理想的检测DA的电催化材料。(3)富氮炭纳米棒(N-CNRs)的制备及其电催化性能的研究以聚苯胺为前驱体,在600℃下直接炭化得到纳米棒状炭材料N-CNRs。由于N-CNRs的介孔结构及表面富含氮杂原子,在测试的过程中有利于电解液的传输,提高了修饰电极的选择性和灵敏度。电化学测试表明,N-CNRs修饰电极可以提高响应电流、加速电子转移速度和降低氧化过电位。在宽的线性范围0.008-15.0μM内,当信噪比N/S=3时,DA的检测限为8.9×10-9M。通过对pH的校正,在PBS=4.0的溶液中,用DPV法测分离检测时,DA与AA的峰电位差△Ep=234mV,表明此材料的选择好。N-CNRs-Nafion/GCE修饰电极表现出宽的线性范围、高灵敏度、低检测限和良好的选择性,是一种理想的DA的催化材料。同时,我们提出N-CNRs的动力学催化过程机理。