MOFs復合材料的電化學傳感研究.pdf

1、從金屬-有機框架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）材料的誕生到現(xiàn)在的十幾年中，MOFs材料得到了前所未有的發(fā)展。其結構是由金屬離子簇作為節(jié)點，通過配位鍵與有機配體橋連接自組裝形成的有機無機晶體材料，因此兼?zhèn)淞擞袡C和無機材料的共同優(yōu)點。與傳統(tǒng)意義上的多孔材料相比，MOFs是一種具有多孔結構的新型晶體材料，是目前發(fā)現(xiàn)的具有超大比表面積之一的材料，并且具有孔徑大小的可調(diào)節(jié)性、大孔隙率、擁有高密度且分布均勻的金屬活性

2、位點、良好的穩(wěn)定性、有序性、可修飾性及良好的催化性等特點，基于這些特點使其在氣體分離儲存、催化及傳感等領域有著潛在的應用，因此，根據(jù)這些特點與具有快速靈敏優(yōu)勢的電化學相結合制備基于MOFs材料的新型電化學傳感器是很有可能的。目前已有很少量基于MOFs材料在電化學傳感方面的報道，但是，由于MOFs材料自身的弱導電性和內(nèi)部活性位點暴露不充分限制了其在電化學傳感領域的應用。本文選用了一種較為經(jīng)典的 Co基 MOFs（ZIF-9），將具有良好導

3、電性的碳基材料與優(yōu)良電化學仿生催化特性的雜環(huán)化合物卟啉引入其中，致力于解決MOFs的弱導電性和內(nèi)部活性位點不充分暴露性，同時將其應用到電化學傳感器領域，實現(xiàn)了對硝基苯（NB）和葡萄糖（GL）的高靈敏檢測，并對制備的復合材料及其電化學行為做了詳細的研究。為提高催化材料內(nèi)部活性位點利用率及MOFs材料在電化學傳感領域的進一步應用提供了一定的借鑒意義。本論文主要由以下四部分構成。
　　第一章緒論
　　本章綜述了MOFs材料的概念，

4、性質(zhì)和特點，以及基于MOFs材料的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展前景，重點介紹了MOFs材料在傳感領域的研究進展。同時，還簡單介紹了MOFs的主要制備方法，此外，還簡單介紹了碳基材料與卟啉的性質(zhì)與特點，并總結了卟啉合成的方法及分析了不同方法的優(yōu)缺點，最后引出本文研究目的、研究意義，研究內(nèi)容及創(chuàng)新點。
　　第二章5，10，15，20-四（4-羧基苯基）卟啉（TCPP）及其金屬配合物的合成與表征
　　本章中我們通過使用對醛基苯甲酸甲酯在改變部分

5、條件的情況下，通過Adler-Longo方法成功合成了5，10，15，20-四（4-羧基苯基）卟啉（TCPP）及其金屬配合物。實驗證明，較使用對羧基苯甲醛為原料的方法提高了產(chǎn)率，降低了分離純化的難度，并使用核磁共振氫譜，紅外光譜，紫外可見吸收光譜對卟啉的結構和性質(zhì)進行了表征與研究。同時，通過此方法合成金屬配位的TCPP作為有機配體為制備雙金屬卟啉基MOFs材料提供了一定的可行性。
　　第三章 MWCNTs@Co-MOFs/GN的制

6、備及電化學性質(zhì)的研究
　　本章中成功制備了 MWCNTs@Co-MOFs/GN的新材料，并用 SEM、TE M、EDS、FT-IR等技術對材料進行了表征。結果證明，我們成功的將多壁碳納米管（MWCNTs）穿插在Co-MOFs材料內(nèi)部，制備出MWCNTs@Co-MOFs，該方法使Co-MOFs內(nèi)部的活性位點得到充分的利用，而不是單純利用Co-MOFs材料的表面活性位點，并且從根本上改變了 Co-MOFs材料的導電性。然后將 MWCN

7、Ts@Co-MOFs通過超聲的方法負載到石墨烯（GN）上，除了進一步提升Co-MOFs的導電性外，MWCNTs與 GN形成的網(wǎng)狀結構也有利于電子與離子的傳輸，從而再次提升了Co-MOFs電催化性能，較好的實現(xiàn)了對硝基苯（NB）的電化學檢測。
　　第四章 Co-TCPP/MWCNTs@Co-MOFs的制備及電化學性質(zhì)的研究
　　本章在前一章的研究基礎上制備了Co-TCPP/MWCNTs@Co-MOFs的新材料，在 MOFs內(nèi)部