收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于多核金属铁氰化物的化学修饰电极及其应用

于浩  
【摘要】: 以化学修饰电极为基础的各种电化学传感技术是电化学及电分析化学研究的热点领域之一。在制备电化学传感器的诸多修饰材料中,以普鲁士蓝为代表的多核金属铁氰化物以其良好的化学和电化学稳定性,丰富的电化学性质在包括催化、电化学传感器、功能材料、电色装置、离子识别、固态电池和分子磁性等领域得到了广泛的应用。从分析化学的角度看,通过改进制备方法进一步改善这类化合物修饰电极的电化学性质,电催化活性及稳定性以提高其分析测试性能;进一步拓宽这类化合物在电催化领域及生物电化学传感方面的应用是目前该领域研究的主要问题之一。本论文分别采用电化学沉积法、两步溶胶凝胶法等多种方法制备了包括PB、GaHCF、ZrHCF、CuHCF、SnHCF及5种镧系稀土元素LaHCF、CeHCF、PrHCF、ErHCF和TbHCF共10种金属铁氰化物修饰电极,采用多种方法研究了其电化学性质、电催化活性和分析测试性能,建立了相关物质的安培检测方法。本研究工作对丰富化学修饰电极基本理论,拓宽金属铁氰化物的研究种类,开发其在电化学传感器和电分析化学领域的实际应用,具有重要的学术意义和应用价值。 全文共分三章,作者的主要贡献如下: 1、采用循环伏安法,从含有HAuCl_4的酸性K_3Fe(CN)_6溶液中制备了PB修饰溶胶凝胶衍生的复合陶瓷碳电极,研究了其电化学性质和电催化活性。实验结果表明,该PB膜在电极表面以均匀的、致密的纳米团簇形式存在;PB膜中Au颗粒的存在提高了膜的导电性、加快了电极表面异相电子传递速率。该修饰电极在pH7.0 PBS溶液中具有良好的化学和电化学稳定性,对H_2O_2表现出强的电催化活性,安培法检测H_2O_2的线性范围为1.0×10~6~5.0×10~(-3)mol·L~(-1),检出限为5.0×10~(-7)mol·L~(-1),电极对H_2O_2的灵敏度为28.6μA·(mmol·L~(-1))~(-1)。 2、采用柠檬酸钠还原法,从壳聚糖和HAuCl_4的混合溶液中合成了纳米金—壳聚糖分散体系,实现了葡萄糖氧化酶在上述复合物膜中的固载,并采用组合法构筑了一种电流型葡萄糖生物电化学传感器,研究了实验条件对该传感器分析测试性能的影响。实验发现:该传感器对葡萄糖具有良好的电流响应,安培法检测葡萄糖的线性范围为1.0×10~(-5)~2.5×10~(-3)mol·L~(-1),检出限为5×10~(-6)mol·L~(-)1,传感器对葡萄糖的响应时间小于3s,检测葡萄糖的灵敏度为3.33μA·(mmol·L~(-1))~(-1),用双倒数法测得传感器的表观米氏常数为3.96×10~(-3)mol·L~(-1)。该传感器已用于血清样品中葡萄糖含量多测定。与其它已报道的传感器相比,该传感器具有灵敏度高,稳定性好、响应时间短和抗干扰能力强等特点。 3、合成了铁氰化锆和铁氰化镓粉末,利用IR、XRD和SEM技术对其结构和化学组成进行了表征,通过制备Nafion/ZrHCF/CPE和Nafion/GaHCF/CPE修饰电极,研究了这两种金属铁氰化物的电化学行为和电催化性能。实验结果表明,ZrHCF和GaHCF均对H_2O_2的还原具有强的电催化活性,计时安培法测得的异相催化反应速率常数分别为0.799×10~3L·mol~(-1)·s~(-1)和3.13×10~3 L·mol~(-1)·s~(-1)。安培法检测H_2O_2的线性范围分别为1.0×10~(-6)~8.0×10~4 mol·L~(-1)和5.0×10~(-6)~5.0×10~(-4)mol·L~(-1),检出限分别为5×10~(-7)mol·L~(-1)和1×10~(-6)mol·L~(-1)。电极对H_2O_2的响应时间均小于5s,检测H_2O_2的灵敏度分别为25.2μA·(mmol·L~(-1))~(-1)和27.9μA·(mmol·L~(-1))~(-1)。用这两种修饰电极检测H_2O_2时最大的特点是大幅度的降低了其过电位,从而有效地减少了常见干扰物质的干扰,提高了分析测定的选择性。 4、合成了镧系稀土元素La、Ce、Pr、Er和Tb等5种稀土金属铁氰化物,采用多种谱学方法对其化学组成和结构进行了表征,分别以溶胶凝胶衍生的复合陶瓷碳电极和碳糊电极为基础电极,采用机械固载法和组合法制备了这几种稀土金属铁氰化物修饰电极,研究了其电化学性质及电催化活性。实验表明,这些稀土元素金属铁氰化物均为颗粒较大的晶形沉淀,结构中均含有一定数目的结晶水;在循环伏安图上于0.2 V(vs.SCE)产生一对氧化还原峰,且对H_2O_2、AA和L-Cys等物质具有较强的电催化活性,计时安培法测得ErHCF、TbHCF和LaHCF修饰电极对L-Cys和AA的异相催化反应速率常数分别为2.55×10~3、4.0×10~3和2.71×10~3L·mol~(-1)·s~(-1);ErHCF,TbHCF和LaHCF修饰电极安培检测L-Cys和AA的线性范围分别为5.0×10~(-6)~5.0×10~(-4)、5.0×10~(-7)~1.0×10~(-4)和5.0×10~(-6)~2.0×10~(-3)mol·L~(-1),检出限分别为2×10~(-6)、2×10~(-7)和8×10~(-7)mol·L~(-1),灵敏度分别为34.2、138.8和38.8μA·(mmol·L)~(-1)。 5、分别采用循环伏安法和两步溶胶凝胶法制备了SnHCF和CuHCF修饰的复合陶瓷碳电极,研究了其电化学性质和电催化活性。实验结果表明,这两种金属铁氰化物修饰电极分别对SO_3~(2-)和N_2H_4的氧化具有强的催化活性。安培法检测这两种物质的线性范围分别为8.0×10~(-6)~4.0×10~(-4)mol·L~(-1)和3.0×10~(-6)~7.5×10~(-3)mol·L~(-1),检出限分别为3×10~(-6)mol·L~(-1)和8×10~(-7)mol·L~(-1),灵敏度分别为14.9和118.2μA·(mmol·L~(-1))~(-1)。响应时间均小于5s。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;“第十届全国电分析化学学术会议”(第一轮通知)[J];分析化学;2008年05期
2 ;“第十届全国电分析化学学术会议”(第一轮通知)[J];分析化学;2008年03期
3 ;“第十届全国电分析化学学术会议”(第一轮通知)[J];分析化学;2008年04期
4 ;“第十届全国电分析化学学术会议”(第一轮通知)[J];分析化学;2008年06期
5 ;第八届全国电分析化学学术会议(第一轮)[J];分析化学;2002年05期
6 ;第八届全国电分析化学学术会议(第一轮)[J];分析化学;2002年06期
7 ;关于召开“第九届全国电分析化学学术会议”的通知(第一轮通知)[J];分析试验室;2004年12期
8 ;关于召开“第九届全国电分析化学学术会议”的通知(第一轮通知)[J];分析化学;2005年01期
9 陈凌霞,李凤菊,谷如驹;聚合物膜修饰电极在分析化学中的应用[J];河南教育学院学报(自然科学版);2000年03期
10 金利通,同威,方禹之;吸附型化学修饰电极在分析化学中的应用[J];分析试验室;1987年08期
11 ;电分析化学学术会议[J];钢铁;1982年02期
12 李南强;电化学分析[J];分析试验室;1987年Z1期
13 阚显文;邓湘辉;张文芝;方宾;;二茂铁及其衍生物作为电化学传感器的研究进展[J];分析科学学报;2006年04期
14 姚雪;孙登明;;掺杂化学修饰电极的研究进展[J];淮北煤炭师范学院学报(自然科学版);2009年04期
15 ;《电分析化学与生物传感技术》[J];分析化学;2007年01期
16 晏薇;;基于杂多酸修饰电极NO_x传感器的制备与应用[J];资源开发与市场;2010年06期
17 黄仁权;;全国第三届电分析化学学术讨论会在广州召开[J];化学通报;1988年02期
18 俞汝勤;;漫谈现代分析化学的一些发展动向[J];化学通报;1992年08期
19 黄杉生;俞汝勤;;化学修饰电极的发展及其在分析化学中的应用[J];化学传感器;1993年01期
20 王娜,袁若,柴雅琴,张凌燕,张英,卓颖,黎雪莲,朱强;甲苯胺蓝修饰电极的电化学性质及对抗坏血酸的测定[J];分析试验室;2005年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王秀丽;刘策;林红艳;;Dawson-型钨磷酸盐纳米材料体修饰碳糊电极的电化学及其电催化研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(下集)[C];2005年
2 静平;谢书宝;沈丽;陈忠;何莎莉;邵元华;;新型界面的构筑及其在生命分析化学中的应用[A];第四届海峡两岸分析化学学术会议论文集[C];2006年
3 毛兰群;;活体电分析化学[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年
4 杨金泉;吴康兵;周宜开;;基于纳米铜增敏效应无酶型葡萄糖电化学传感器的研究[A];中国生物医学工程学会成立30周年纪念大会暨2010中国生物医学工程学会学术大会报告论文[C];2010年
5 郭萌;姚素薇;张卫国;张莹;;电化学传感器的研究和进展[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
6 朱伟伟;李念兵;;测定环境中金属镉的锡?铋薄膜电化学传感器初步研究[A];中国化学会第28届学术年会第2分会场摘要集[C];2012年
7 卢爽;巴恒静;;钢筋混凝土腐蚀监测的电化学传感器及其应用[A];高强与高性能混凝土及其应用——第七届全国高强与高性能混凝土学术交流会论文集[C];2010年
8 陈洪渊;;纳米电分析化学研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
9 宋波;刁鹏;项民;张琦;;双识别功能电极在电化学检测中的应用[A];中国化学会第26届学术年会分析化学分会场论文集[C];2008年
10 ;关于举办《第十一届国际暨第一届中日双边电分析化学会议》的通知[A];第三届科学仪器前沿技术及应用学术研讨会论文集(三)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于浩;基于多核金属铁氰化物的化学修饰电极及其应用[D];西北大学;2007年
2 盛庆林;新型传感界面的电化学行为及其应用研究[D];西北大学;2009年
3 张旭志;基于碳纳米管及离子液体增敏效应的电化学生物传感器:研制、表征与应用[D];青岛科技大学;2009年
4 白静;多孔碳及其复合材料的制备和电化学性质研究[D];东北师范大学;2011年
5 孔波;几种新化学/生物分析方法及分析数据建模算法的研究与应用[D];湖南大学;2010年
6 赵爽;酞菁、卟啉和氧化还原蛋白质薄膜电极的研究[D];吉林大学;2006年
7 张国权;掺杂蒽醌/聚吡咯膜电极的电催化氧还原性能及应用研究[D];大连理工大学;2008年
8 张宏芳;多酚和含氮有机化合物的电化学特性及其应用[D];西北大学;2007年
9 田昀;聚吡咯纳米线修饰电极的电催化研究—亚硝酸根离子的电催化还原[D];天津大学;2004年
10 郑莉;碳纳米管及其复合材料修饰电极的电催化作用研究[D];西北大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋诗稳;基于纳米材料化学修饰电极的研究及应用[D];延安大学;2010年
2 翟云云;生物与环境检测中的传感器技术研究与应用[D];华东师范大学;2009年
3 李洪坤;膜化学修饰电极的研制及其在分析化学和环境监测中的研究与应用[D];山东师范大学;2006年
4 周国清;二种化学修饰电极电催化活性的研究与应用[D];西南大学;2008年
5 廉园园;纳米材料化学修饰电极的制备及其在环境分析中的应用[D];延安大学;2011年
6 陈长伦;纳米金和碳纳米管修饰Pt电极对CO电催化的研究[D];合肥工业大学;2005年
7 季红梅;离子液体中多金属氧酸盐的电化学(Ⅰ)基于V的多钼酸盐电催化和传感性质研究[D];东北师范大学;2009年
8 陈晓君;溶胶—凝胶膜电化学传感器的研究[D];苏州大学;2002年
9 吴圣江;新材料的合成、性质及在电分析化学中的应用研究[D];郑州大学;2011年
10 李军;膜化学修饰电极的研究与应用[D];山东师范大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李泳沩;国际电分析化学会议在长召开[N];吉林日报;2009年
2 于春;我国发现高效环保发光新材料[N];中国化工报;2007年
3 李晓岩;活跃在化工科技前沿的女专家[N];中国化工报;2004年
4 记者 赵伟 通讯员 于柏林;应化所建成三个国家重点实验室[N];长春日报;2007年
5 王婉颐;精确快速水质分析法[N];中国海洋报;2003年
6 黄讴瑛;钒的不凡表现[N];中国冶金报;2004年
7 本报记者 苏江;拒绝500强收购的远见和回报[N];21世纪经济报道;2009年
8 柯继;中科院研发三聚氰胺检测新法[N];中国食品报;2010年
9 徐光明 欧阳光明 刘水龙 孔爱民;大鹏展翅因风起[N];中国教育报;2004年
10 记者裴宏 吴艳;北京青少年科技创新大赛揭晓[N];中国知识产权报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978