【摘 要】
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当前,随着微纳结构的涌现,发展基于微纳结构分析新原理和新方法的研究正在成为人们高度关注的前沿研究领域。本论文针对微纳结构材料在分析化学研究中存在的关键科学和技术问
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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当前,随着微纳结构的涌现,发展基于微纳结构分析新原理和新方法的研究正在成为人们高度关注的前沿研究领域。本论文针对微纳结构材料在分析化学研究中存在的关键科学和技术问题,选用石墨烯、Pt纳米粒子、金属有机骨架结构三种在分析化学研究中具有重要意义的微纳结构,开展电分析化学和电催化等研究,并取得了以下成果:
(1)基于石墨烯的可控组装及电分析化学应用研究:以石墨烯作为间隔物(Spacer),通过层层组装的方法,在电极表面分别构建了石墨烯/亚甲基绿和石墨烯/碳纳米管具有电化学功能的多层膜纳米结构,在此基础上,发展了生物电化学传感器和生物燃料电池研制的新方法。
(2)贵金属Pt的电催化应用:通过对预先电位阶跃沉积的Pt亚微米球在稀硫酸中进行方波电位阶跃处理,成功制备了具有高指数面的Pt微米花状颗粒,并研究了其对甲醇、甲酸和O2的电化学催化性能。实验发现,对于不同的电化学催化对象,高指数晶面的Pt微米花状颗粒的催化活性不同。本研究不仅有助于更深入地认识Pt催化剂结构与性能的关系,而且有助于从微观角度出发,指导并设计合成高性能的Pt电催化剂。
(3)金属有机骨架结构的合成及应用研究:通过乙二醇和铜基金属有机骨架结构(Cu-BTC,[Cu3(BTC)2(H2O)3]n,又名HKUST-1,BTC=1,3,5-苯三甲酸)的相互作用,发展了一种高效、快速且绿色的合成具有高结晶度和较好形貌的Cu-BTC纳米颗粒的新方法。本方法也可以拓展到其它MOFs(如Mn-BTC和Co-BTC)的快速高效合成。本研究也探索了Co-BTC的吸水性能。
(4)沸石咪唑酯骨架结构的合成:通过改变反应物浓度和溶剂,提出和发展了一种室温下快速高效合成ZIF-7的新方法,并探讨了方法的原理,发现乙酸盐和溶剂化效应在合成中起着重要的作用。在此基础上,将此方法拓展到其它五种纳米/微米级ZIFs(ZIF-8、ZIF-61、ZIF-67、ZIF-69和ZIF-90)的合成。本研究发展了一种合成ZIFs的新方法,为基于此种微纳结构的分析化学研究奠定了基础。
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