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《闽南师范大学》 2015年
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基于双金属纳米材料的无酶电化学传感器

张雅云  
【摘要】:双金属纳米合金材料由于兼具各单质的催化活性和合金化所产生的协同效应而具备优异的催化性能。同时合适的颗粒表面成分和原子排布方式可改善其催化剂性能,减少反应副产物或改进单金属颗粒催化剂的抗毒化能力。本文合成了单核双壳Au@Ag@C纳米复合材料、爆米花状Au@C@Pt核壳纳米材料和PtCu双金属纳米材料,用于构建无酶传感器分别用于过氧化氢(H_2O_2)、多巴胺(DA)、乙醇的电化学检测,并取得了良好的效果。(1)通过简单的水热法合成了Au@Ag@C核壳纳米复合材料并用于制备无酶过氧化氢传感器。所合成的Au@Ag@C核壳纳米复合材料的大小、形状、基本组成和结构通过透射电子显微镜(TEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)仪进行表征。纳米复合材料的最外层为无定形碳,第二层为Ag,最内层的核是Au。Au@Ag@C核-双壳纳米复合材料对H_2O_2表现出良好的电催化活性。在-0.5V处还原峰电流随着H_2O_2浓度的增加而增大,同时其H_2O_2的线性范围经过电位优化后达到5.0μM~4.75 mM,检测限为0.14μM,可用作检测H_2O_2的无酶电化学传感器。Au@Ag@C良好的电催化活性得益于三个元素(C,Ag,Au)间的协同作用以及其核壳结构和纳米尺寸效应。此外,该传感器对于常见的干扰物种如葡萄糖,抗坏血酸,多巴胺和尿酸等有较高的选择性。(2)金(Au)、碳(C)和铂(Pt)由于其独特的电化学催化性能以及良好的稳定性,方便电子转移和良好的生物相容性,是构造组成纳米粒子基底材料的理想选择,其复合材料可用于制备H_2O_2和多巴胺无酶传感器。而核壳结构能使Pt、C、Au之间紧密接触。我们制备基于Au@C@Pt核壳纳米材料的修饰电极并用于快速、灵敏的检测H_2O_2和多巴胺。所制备的Au@C@Pt核壳纳米材料用TEM、EDS和XRD进行表征。Pt纳米簇几乎包裹了整颗的Au@C纳米粒子构成双壳纳米粒子。Au@C@Pt修饰电极对H_2O_2的催化电位在0.0V,有两个线性范围,分别是9.0μM到1.86 mM和1.86 mM到7.11 mM,灵敏度分别为144.65μA mM~(-1)cm~(-2)和80.06μA mM~-11 cm~(-2)。当信号比为3时,检测限分别是0.13μM和55.93μM。该修饰电极对多巴胺也有很好的电催化作用,多巴胺的检测范围是1.0μM到0.35 mM。该电极对H_2O_2和多巴胺的检测灵敏度较高、检出限低、响应快速、且稳定性好和抗干扰能力强。(3)合成PtCu双金属纳米材料和碳量子点(CQDs),用滴涂法将PtCu纳米材料和CQDs固定在玻碳电极(GCE)表面研究其对乙醇的电催化作用。双金属纳米粒子展示了两种金属间协同作用的新功能,CQDs具有很好的生物相容性,可以增大电极比表面积,并增加电活性位点。循环伏安实验表明PtCu/CQDs/Nafion/GCE能进行有效稳定的电子转移并且对乙醇具有良好的电催化性能,其线性范围为20~300mM,检测限达到3.83mM。计时电流实验表明该修饰电极对乙醇浓度的变化具有快速的响应性能,在20s内稳态电流可达到约95%。并且该复合膜电极具有良好的稳定性和重现性。
【学位授予单位】:闽南师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1;TP212.2

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