基于石墨烯-N取代羧酸聚苯胺復(fù)合修飾電極對(duì)亞硝酸根的電催化性能研究.pdf

1、N取代羧酸聚苯胺（NPANI），作為聚苯胺的一種衍生物，不僅具有導(dǎo)電聚合物的通性，如環(huán)境穩(wěn)定性，快速的氧化還原機(jī)理以及對(duì)一般基底較強(qiáng)的附著力，還因其單體結(jié)構(gòu)比苯胺單體結(jié)構(gòu)多一個(gè)水溶性羧基基團(tuán)，使N取代羧酸聚苯胺不僅有較好的加工性能，而且還可與其他材料進(jìn)行很好的復(fù)合，但同時(shí)，與聚苯胺類(lèi)似，N取代羧酸聚苯胺存在導(dǎo)電性差以及在pH較高的溶液中容易失活的缺點(diǎn)，復(fù)合是一種有效的改善方法。其中石墨烯（rGO）具有很強(qiáng)的導(dǎo)電性、極大的比表面積以及性能

2、的可控性，可作為N取代羧酸聚苯胺復(fù)合材料的良好選擇，但一般的化學(xué)還原法制備的rGO對(duì)環(huán)境有一定的污染且還原程度較難控制，電化學(xué)法則是一種綠色可控的合成方法。
　　本文通過(guò)采用電化學(xué)方法將兩者進(jìn)行復(fù)合，預(yù)期在彌補(bǔ)單獨(dú)組分的缺陷基礎(chǔ)上，復(fù)合材料因協(xié)同效應(yīng)具有比單獨(dú)組分更好的性能，從而進(jìn)一步拓寬兩組分在修飾電極上的應(yīng)用，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.采用電聚合法在玻碳電極上先修飾一層聚合物層，再利用靜電作用將氧化石墨烯附著于聚合物層

3、上，最后經(jīng)過(guò)恒電位還原法，制備了 rGO/NPANI復(fù)合膜修飾電極并對(duì)其檢測(cè)亞硝酸根的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究。此外還從電化學(xué)活性和電催化活性方面，對(duì)NPANI電聚合圈數(shù)，GO濃度和電還原時(shí)間，pH值等影響因素進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，rGO/NPANI復(fù)合膜修飾電極檢測(cè)亞硝酸根的電位較低（0.81 V），靈敏度較高（29.18μA·mM-1），其檢測(cè)亞硝酸根的線性范圍為1.0×10-6~1.3×10-2 M，檢測(cè)限為0.30μM（S

4、/N=3）。
　　2.以rGO/NPANI復(fù)合膜為支撐材料，采用吸附法將制備的二氧化錳(MnO2)負(fù)載其上，制備了第二種檢測(cè)亞硝酸根的修飾電極。NPANI較強(qiáng)的吸附作用以及 rGO極大的比表面積和強(qiáng)導(dǎo)電性不僅可使MnO2很好的負(fù)載其上，而且還可以提高該修飾電極的電催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在檢測(cè)亞硝酸根時(shí)，該修飾電極表現(xiàn)出明顯的電催化氧化作用，且相比單獨(dú)的MnO2修飾電極有更低的檢測(cè)電位（0.9 V），更寬的檢測(cè)線性范圍（0.50×

5、10-6~5.13×10-2 M），更高的響應(yīng)電流和靈敏度（14.08μA·mM-1）以及更低的檢測(cè)下限（0.2μM）。
　　3.改變金屬氧化物催化劑，將制備的棒狀氧化銅（CuO）負(fù)載于電化學(xué)方法制備的rGO/NPANI復(fù)合膜上，從而構(gòu)建了第三種檢測(cè)亞硝酸根的修飾電極。這三種組分有效復(fù)合產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)使CuO/rGO/NPANI修飾電極在檢測(cè)亞硝酸根中表現(xiàn)出比其他組分修飾電極更高的靈敏度，更低的檢測(cè)限。該修飾電極檢測(cè)亞硝酸根的線性