金屬有機(jī)框架復(fù)合物修飾電極的電化學(xué)傳感研究.pdf

1、金屬有機(jī)框架材料(Metal Organic Frameworks，MOFs)是一類新興的多孔材料，由無機(jī)金屬結(jié)構(gòu)單元與有機(jī)配體通過配位組裝形成。金屬有機(jī)框架材料因其特殊的結(jié)構(gòu)、大的比表面積、開放的金屬位點(diǎn)、超高的孔隙率和結(jié)構(gòu)可調(diào)等特點(diǎn)，在氣體儲(chǔ)存與分離、磁性材料、藥物緩釋、傳感器、催化劑和光學(xué)應(yīng)用等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但由于MOFs的有機(jī)配體復(fù)雜，空間位阻較大，導(dǎo)致大部分MOF材料導(dǎo)電性能較差，限制了它在電化學(xué)傳感方面的應(yīng)用。本文合成

2、了兩種金屬有機(jī)框架材料，并針對(duì)其自身性能特點(diǎn)與其它納米材料復(fù)合，得到電化學(xué)性能優(yōu)良且具有MOFs結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的復(fù)合物，并將其用于構(gòu)建電化學(xué)傳感器，檢測(cè)實(shí)際樣品中的痕量物質(zhì)，具體開展了以下幾個(gè)方面的研究工作:
　　第二章多壁碳納米管@UiO-66-NH2復(fù)合材料修飾電極測(cè)定鉛
　　本文選擇了一種反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率較高的方法合成了氨基功能化的金屬有機(jī)框架材料UiO-66-NH2。并通過異相成核作用原理制備了UiO-66-NH2和多壁

3、碳納米管(MWCNTs)的復(fù)合材料(MWCNTs@UiO-66-NH2)。我們對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜(IR)、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)等一系列表征。由于多壁碳納米管具有良好的導(dǎo)電性且UiO-66-NH2具有大的比表面積以及高的孔隙率，用該復(fù)合材料構(gòu)建的電化學(xué)傳感器對(duì)鉛離子的檢測(cè)有明顯的電流響應(yīng)，其線性范圍為0.001-0.8μmol L-1(R2=0.999)，檢出限為0.0

4、005μmol L-1。基于該復(fù)合材料所建立的電化學(xué)方法可以應(yīng)用于實(shí)際樣品中鉛離子含量的測(cè)定。
　　第三章聚苯胺包裹UiO-66-NH2復(fù)合材料修飾電極測(cè)定鎘
　　本文首先通過溶劑熱法制備了小尺寸的金屬有機(jī)框架材料(UiO-66-NH2)，然后通過原位聚合法合成了表面均勻包裹聚苯胺(PANI)的UiO-66-NH2@PANI復(fù)合材料。并通過場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、傅立葉

5、變換紅外光譜(IR)、X射線光電子能譜(XPS)等表征手段對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了系統(tǒng)的表征。并研究了UiO-66-NH2@PANI復(fù)合材料對(duì)重金屬鎘離子的電化學(xué)檢測(cè)。為了獲得良好的電化學(xué)響應(yīng)，我們將支持電解質(zhì)的pH值，富集電位以及富集時(shí)間等實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，由于氨基與鎘離子之間有較強(qiáng)的絡(luò)合作用，UiO-66-NH2@PANI修飾電極在最優(yōu)條件下可以精確測(cè)定鎘離子。該修飾電極的線性范圍為0.5-600μg L-1(R2=0.997)，

6、檢出限為0.3μg L-1。本文所構(gòu)建的電化學(xué)傳感器具有良好的分析檢測(cè)性能，為Cd2+的測(cè)定提供了一種新的有效的檢測(cè)方法。
　　第四章 Cu-MOF-74固定氯化血紅素分子檢測(cè)2，4，6-三氯苯酚
　　本文合成了具有豐富不飽和金屬位點(diǎn)的金屬有機(jī)框架材料Cu-MOF-74。通過氯化血紅素(Hemin)分子與Cu-MOF-74不飽和金屬位點(diǎn)之間相互鍵合作用，實(shí)現(xiàn)了Cu-MOF-74對(duì)氯化血紅素的固定，制備了Hemin/Cu-MO

7、F-74仿生模擬酶材料。通過傅立葉紅外光譜、X射線衍射等手段，證明Hemin分子與Cu-MOF-74之間具有較強(qiáng)的鍵合作用。紫外可見吸收光譜顯示大量的Hemin分子是以高催化活性的單體形式存在。運(yùn)用掃描電鏡、拉曼光譜、高倍透射電子顯微鏡等方法對(duì)所制備的材料進(jìn)行了表征。選用2，4，6-三氯苯酚為分析檢測(cè)物，基于Hemin/Cu-MOF-74復(fù)合材料對(duì)2，4，6-三氯苯酚的良好電化學(xué)檢測(cè)性能，其線性范圍為0.01-9μmol L-1，檢出限