新型金屬納米線(xiàn)陣列及石墨烯復(fù)合體系的電化學(xué)傳感器研究.pdf

1、近年來(lái)，納米材料因?yàn)槠洫?dú)特測(cè)光、電、磁、催化性質(zhì)吸引大批科研工作者的興趣。尤其，以金屬納米材料為基礎(chǔ)的電分析化學(xué)作為一種多科性交雜的領(lǐng)域已經(jīng)成為目前研究的熱點(diǎn)之一，這是因?yàn)榻饘偌{米材料作為電化學(xué)界面的修飾材料可以提供大的催化表面積，提高測(cè)定的靈敏性。另外，金屬納米材料能夠有效地加速電極表面和目標(biāo)分子的電子傳遞速率，從而加快電流響應(yīng)、減少化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的過(guò)電位。
　　 本實(shí)驗(yàn)制備多種不同形貌的納米結(jié)構(gòu)(納米粒子、納米線(xiàn)、納米粒子/

2、石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu))，并將他們及他們的復(fù)合材料組裝到電極的表面構(gòu)建電化學(xué)傳感器的界面。所制備的傳感器分別對(duì)甲醛、H2O2、NO2-等進(jìn)行檢測(cè)。傳感器可實(shí)現(xiàn)在低電位下對(duì)目標(biāo)分子較靈敏的檢測(cè)，并且有很好的選擇性及穩(wěn)定性。
　　 (1)采用AAO為模板，用電沉積法制備Pd納米線(xiàn)陣列。AAO模板具有孔徑均勻、孔密度高、制備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，所以在制備一維材料過(guò)程中經(jīng)常被采用。此方法為制備其他納米材料的納米線(xiàn)提供一個(gè)有效地合成路徑。電沉積技術(shù)操作簡(jiǎn)

3、單、方法成熟并且和實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量制備。通過(guò)SEM對(duì)所制備的AAO和Pd納米線(xiàn)陣列進(jìn)行表征：AAO模板為直徑50 nm的六邊行結(jié)構(gòu)，孔徑排列整齊、大小均一、孔徑間的距離相等；納米線(xiàn)陣列垂直、均勻地長(zhǎng)在電極表面，直徑約為50 nm納米左右。
　　 一維納米線(xiàn)具有大的比表面積，當(dāng)其被修飾到電極表面時(shí)，可以加快電子傳遞速率，提高傳感器的靈敏性。通過(guò)一系列的電化學(xué)測(cè)試方法研究所制備的傳感器對(duì)甲醛的催化性能。結(jié)果表明，傳感器在較低的電位(+0.

4、05 V)下對(duì)甲醛靈敏的響應(yīng)，其響應(yīng)電流是Pd納米粒子修飾電極的3倍左右。修飾電極可以減少有毒中間體的生成，實(shí)現(xiàn)對(duì)甲醛無(wú)干擾測(cè)定。傳感器的線(xiàn)性范圍2×10-6～10-3mol·L-1，檢測(cè)限為5×10-7mol·L-1，并且傳感器存在長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。
　　 (2)與上面相同的制備方法制備銀納米線(xiàn)陣列。通過(guò)SEM對(duì)所制備的Ag納米線(xiàn)陣列進(jìn)行表征：納米線(xiàn)尺寸均勻、排布整齊；納米線(xiàn)陣列的長(zhǎng)度大致為10μm、直徑為50 nm左右；納米線(xiàn)有

5、輕微的團(tuán)聚作用。利用金屬Ag快速傳遞電子的能力和納米線(xiàn)大的比表面積提供多的活性位點(diǎn)的協(xié)同作用，研究Ag納米線(xiàn)陣列修飾電極對(duì)H2O2的催化性能。結(jié)果表明，Ag納米線(xiàn)陣列修飾電極對(duì)H2O2有很靈敏的響應(yīng)。該傳感器可以實(shí)現(xiàn)在較低電位(-0.4 V)下對(duì)H2O2快速檢測(cè)，避免其他物質(zhì)對(duì)其測(cè)定產(chǎn)生的干擾。傳感器的線(xiàn)性范圍1×10-5～7.5×10-4mol·L-1，檢測(cè)限為5×10-6mol·L-1，并且傳感器存在長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。
　　 (

6、3)石墨烯具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)越的電子傳遞能力，將石墨烯作為傳感器界面的修飾材料已經(jīng)被廣泛研究。金屬納米粒子具有優(yōu)越的催化活性，較大的比表面積和多的活性位點(diǎn)。金屬納米粒子負(fù)載到石墨烯表面作為傳感界面可以產(chǎn)生協(xié)同作用，提高傳感器的靈敏性。本實(shí)驗(yàn)以Hummers方法制備氧化石墨烯，然后用NaBH4還原得到石墨烯。把制備的石墨烯分散于HAuCl4溶液中，用檸檬酸鈉還原HAuCl4制備納米金-石墨烯復(fù)合體系。通過(guò)TEM對(duì)其形貌進(jìn)行表征：石墨

7、烯表面比較光滑，呈褶皺的膠體狀態(tài)，金納米粒子均勻分撒于石墨烯表面，其直徑為15 nm左右。
　　 金納米粒子/石墨烯復(fù)合體系修飾到電極表面研究其對(duì)NO2-的催化性能，在pH為3的Na2HPO4-檸檬酸鹽緩沖溶液體系中，0.85 V電位下，復(fù)合體系電極對(duì)NO2-有較靈敏的響應(yīng)。傳感器具有較高的選擇性和穩(wěn)定性，線(xiàn)性范圍2.5×10-5～1.0×10-3 mol·L-1，檢測(cè)限8×10-6mol·L-1，并用于實(shí)際樣品分析。AuNPs