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本论文从合成和组装入手,设计和构筑了功能化的纳米材料,研究了它们在有机物质电催化氧化、过氧化氢传感器及表面增强拉曼光谱方面的应用。
(1)合成了具有海胆状表面的空心金/钯核壳纳米结构,这种结构具有较大的比表面积。将其修饰在玻碳电极上进行电化学研究,结果表明,在碱性溶液中可以很好的对甲醇、乙醇和甲酸进行电催化氧化;对质子/氢传感也有着较好的质量催化活性。这种性质使其可能会有广阔的应用前景。
(2)通过静电相互作用将具有海胆状表面的空心钯纳米球构筑在碳纳米管上,合成了一种具有较高比表面积的复合材料,用TEM、SEM、EDX、XPS等手段进行了表征,研究了这种复合材料的电催化氧化性质,发现在碱性介质中这种复合材料对甲醇等有机物质有着良好的电催化活性,有可能会应用在燃料电池中。
(3)通过将银纳米粒子组装到四氧化三铁亚微米球表面,制备了四氧化三铁-银亚微米球复合材料,对其进行了TEM、SEM、EDX和XPS表征,并对组装的机理进行了讨论。借助四氧化三铁与银分别都具有的催化性质,将该复合材料修饰在玻碳电极上构筑过氧化氢传感器,发现该传感器可以对过氧化氢的还原显示出快速且稳定的响应,银纳米粒子及四氧化三铁亚微米球在该过程都起着非常重要的作用。
(4)用电化学还原法合成了石墨烯氧化物载体银纳米粒子的复合材料。基于碳材料如碳纳米管及银纳米材料都具有一定的催化活性,将其修饰的玻碳电极构筑成非酶过氧化氢传感器对过氧化氢进行检测。电化学测试结果显示该传感器的信号快速、稳定。该方法可为合成基于石墨烯的纳米复合材料提供一种新的尝试,且可能会在其他生物或化学检测中有着一定的应用前景。
(5)合成了碳纳米管载体空心金纳米球的复合材料,并用TEM等手段对其进行了表征。将碳管/金空壳复合材料修饰在玻碳电极上构筑传感器,对过氧化氢进行检测结果显示该复合材料对过氧化氢有着稳定、快速的响应,比一些酶基生物传感器有着较低的检测限和较宽的线性范围。
(6)将空心银纳米球与PDDA进行层层组装,以对巯基苯胺为探针分子,考察了该多层膜在表面增强拉曼光谱方面的应用。结果显示该多层膜对对巯基苯胺的a1和b2两种振动模式都有一定效果的增强。这种增强现象是两种作用机理共同作用的结果。