空心貴金屬納米材料的制備及其在電化學傳感器中的應用.pdf

1、電化學傳感器因靈敏度高、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、食品檢測等領域得到廣泛的應用。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穩(wěn)定性，成為當前催化研究領域的熱點課題。具有空心結構的貴金屬納米材料綜合了空心結構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構，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、

2、催化化學、材料科學等領域具有特殊的應用前景。
　　本論文擬以Cu2O為犧牲模板，利用Cu2O和貴金屬前驅體溶液之間的自發(fā)氧化還原反應設計合成單元或二元的貴金屬空心結構材料，同時對該空心結構材料的微觀形貌進行解構，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檢測能力，通過電化學方法對電化學傳感器的性能指標進行了標定，該空心結構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構在生物分子

3、電催化領域的應用提供理論支持和指導意義，主要研究內容如下：
　　（1）采用液相法制備了立方結構的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）對其形貌和結構進行了表征，結果表明，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空心納米結構材料。采用SEM和TEM對其形貌進行了表征，構建了基于Pt空心納米材料的葡萄糖電化學傳感器，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范圍內呈現(xiàn)良好的線性關系，檢出限為0.26 mM，靈敏度為92.03μA/mM/cm2。
　　（3）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）對其形貌結構進行了表征，構建了基于Pt/Pd空心納米材料的H2O2電化學傳感器，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范圍內呈現(xiàn)良好的線性關系，檢出限為0.12 mM，靈敏度為77.66μA/mM/cm2。

6、　　（4）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物形貌的影響后，均未得到期望的空心結構。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復合材料修飾電極對H2O2的電化學檢測性能。實驗結果表明，Au-Cu2O復合材料對H2O2有較高的電催化活性，電化學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