空心貴金屬納米材料的制備及其在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用.pdf

1、電化學(xué)傳感器因靈敏度高、穩(wěn)定性好、能進行快速實時監(jiān)測等特點，已在臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測、食品檢測等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。電極材料的電催化活性是影響傳感器參數(shù)指標的重要因素，貴金屬催化劑以其較高的催化活性和化學(xué)穩(wěn)定性，成為當(dāng)前催化研究領(lǐng)域的熱點課題。具有空心結(jié)構(gòu)的貴金屬納米材料綜合了空心結(jié)構(gòu)和貴金屬納米粒子的優(yōu)點，具有大的比表面積及豐富的孔洞結(jié)構(gòu)，能夠容納大量的客體分子或尺寸較大的分子，具有較多的催化活性位點，電催化活性大幅度提高，在生物化學(xué)、

2、催化化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域具有特殊的應(yīng)用前景。
　　本論文擬以Cu2O為犧牲模板，利用Cu2O和貴金屬前驅(qū)體溶液之間的自發(fā)氧化還原反應(yīng)設(shè)計合成單元或二元的貴金屬空心結(jié)構(gòu)材料，同時對該空心結(jié)構(gòu)材料的微觀形貌進行解構(gòu)，對其成分進行分析。研究了該空心材料修飾電極對葡萄糖和過氧化氫的電化學(xué)檢測能力，通過電化學(xué)方法對電化學(xué)傳感器的性能指標進行了標定，該空心結(jié)構(gòu)對葡萄糖和過氧化氫均表現(xiàn)出較高的電催化活性。該論文的研究將為貴金屬空心結(jié)構(gòu)在生物分子

3、電催化領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論支持和指導(dǎo)意義，主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）采用液相法制備了立方結(jié)構(gòu)的Cu2O，并用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）和X射線衍射（XRD）對其形貌和結(jié)構(gòu)進行了表征，結(jié)果表明，實驗得到了純凈的單相實心赤銅礦Cu2O晶體，平均粒徑400 nm左右。
　?。?）以Cu2O為模板，將H2PtCl6溶液加入到Cu2O懸浮液中，兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)使鉑負載在Cu2O表面，隨后，酸蝕去除模板，得

4、到Pt空心納米結(jié)構(gòu)材料。采用SEM和TEM對其形貌進行了表征，構(gòu)建了基于Pt空心納米材料的葡萄糖電化學(xué)傳感器，采用循環(huán)伏安法（CV）和計時電流法（CA）研究了其修飾電極對葡萄糖的電催化氧化性能。實驗結(jié)果表明，該傳感器對葡萄糖的催化氧化電流與其濃度在0.5 mM-22.5 mM范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，檢出限為0.26 mM，靈敏度為92.03μA/mM/cm2。
　?。?）以Cu2O為模板，將H2PtCl6溶液和Na2PdCl4溶

5、液按摩爾比1:1先后加入到Cu2O懸浮液中，酸蝕去除模板，得到Pt/Pd空心納米材料。采用SEM、TEM和X射線能量色散譜（EDS）對其形貌結(jié)構(gòu)進行了表征，構(gòu)建了基于Pt/Pd空心納米材料的H2O2電化學(xué)傳感器，采用CV和CA研究了其修飾電極對H2O2的電催化性能。實驗結(jié)果表明，該傳感器對H2O2的催化電流與其濃度在0.25 mM-30 mM范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，檢出限為0.12 mM，靈敏度為77.66μA/mM/cm2。

6、　?。?）采用相同的模板法制備空心金納米材料，通過研究氯金酸用量、腐蝕劑種類等因素對產(chǎn)物形貌的影響后，均未得到期望的空心結(jié)構(gòu)。由于負載型金納米粒子同樣表現(xiàn)出極高的電催化活性，實驗中研究了Au-Cu2O復(fù)合材料修飾電極對H2O2的電化學(xué)檢測性能。實驗結(jié)果表明，Au-Cu2O復(fù)合材料對H2O2有較高的電催化活性，電化學(xué)傳感器的線性范圍為0.025 mM-11.2 mM，檢出限為1.05μM，靈敏度為292.89μA/mM/cm2，該材料在H