生物碳納米復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)無酶葡萄糖傳感.pdf

1、分類號(hào)：密級(jí)：學(xué)校代碼：10414學(xué)號(hào)：2014010703碩士研究生學(xué)位論文碩士研究生學(xué)位論文生物碳納米復(fù)合材料的制備及其電化生物碳納米復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)無酶葡萄糖傳感學(xué)無酶葡萄糖傳感PreparationofCarbonNanocompositesDerivedfromBiomassTheirApplicationinElectrochemicalSensingfGlucose張亞運(yùn)張亞運(yùn)院所：化學(xué)化工學(xué)院導(dǎo)師姓名：汪莉教授學(xué)

2、科專業(yè)：分析化學(xué)研究方向：納米電化學(xué)二○一七年六月I摘要納米材料由于具有小尺寸效應(yīng)、大比表面積、量子效應(yīng)等優(yōu)良性能，在電化學(xué)傳感器、電容器、電池、電催化等諸多電化學(xué)領(lǐng)域都備受關(guān)注。尤其是在電化學(xué)傳感領(lǐng)域，納米材料可以提高電化學(xué)傳感器的催化活性、靈敏度、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。金屬或金屬氧化物(Au、Ag、CuO、Co3O4、NiO等)納米材料已被廣泛地用來構(gòu)建電化學(xué)傳感器。金屬有機(jī)框架結(jié)構(gòu)（如MOFs、ZIFs、MMPFs等）及其衍生物在納米材

3、料中越來越受關(guān)注，因其結(jié)構(gòu)、形貌、組成成分的多樣化和具有疏松多孔性，同時(shí)MOFs材料具有功能性的孔道、高的比表面積、穩(wěn)定而多樣的結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，使其在選擇性催化、分子識(shí)別、可逆性主客體分子(離子)交換、分離與提純、吸附、生物傳感材料、光電材料、磁性材料和芯片等新材料的開發(fā)中都有巨大潛在應(yīng)用價(jià)值。本論文的工作主要是基于金屬納米材料及MOFs衍生的納米復(fù)合材料制備了四種無酶葡萄糖傳感器，采用掃描電子顯微鏡(SEM)、傅立葉紅外光譜(FTIR)、

4、X射線粉末衍射(XRD)、N2吸附脫附等溫線和電化學(xué)等技術(shù)對(duì)材料進(jìn)行表征，并對(duì)傳感器的性能進(jìn)行了詳細(xì)研究。具體內(nèi)容包括如下四個(gè)方面：1采用一種綠色簡便的方法制備了類石墨烯結(jié)構(gòu)的三維泡沫多孔碳與金屬鎳納米粒子的復(fù)合物并應(yīng)用于葡萄糖的無酶檢測。我們將廢棄的柚子皮用作支撐材料，通過簡單的浸泡經(jīng)高溫煅燒形成負(fù)載大量金屬鎳納米粒子的三維多孔碳金屬鎳納米顆粒的復(fù)合材料。所制備的材料采用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、氮?dú)馕摳降葴鼐€、

5、X射線粉末衍射（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）等手段進(jìn)行了詳細(xì)的表征。在高溫煅燒過程中所形成的類石墨烯泡沫狀三維多孔碳結(jié)構(gòu)材料對(duì)葡萄糖的氧化表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化性能。這主要?dú)w因于材料本身所具有的獨(dú)特的催化活性位點(diǎn)、良好的電子傳輸能力。三維泡沫狀多孔碳與金屬鎳納米粒子的復(fù)合材料檢測葡萄糖的線性范圍是15.84μM6.48mM，檢出限為4.8μM。本研究為制備基于多孔碳材料的新型電化學(xué)傳感器提供了新思路。2基于生物碳KSC和MOFs復(fù)合

6、衍生并并通過簡單的熱分解法制得的銅納米材料并應(yīng)用于無酶葡萄糖傳感。通過掃描電子顯微鏡，X射線粉末衍射和電化學(xué)技術(shù)等方法對(duì)所制備的材料進(jìn)行表征，結(jié)果表明熱分解前后始終保持原始的形貌，形成的銅納米顆粒嵌入在三維碳材料里面，并形成類似蟻丘狀的結(jié)構(gòu)。由于最終材料的大比表面積和高催化活性，從而使得基于3DKSC銅納米顆粒所制備的無酶葡萄糖電化學(xué)傳感器具有較寬的線性范圍（1.91μM5.62mM）和較低的檢出限（0.57μM）?；?DKSC銅納米