电化学传感器之新式纳米复合材料应用概述

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1、电化学传感器之新式纳米复合材料应用概述第一章绪论1.1引言纳米复合材料是由两种或两种以上化学和物理性质不同的物质组合而成、直径通常在1-100nm尺寸范围的超细颗粒组成的固体材料[1]。与粗颗粒材料相比，纳米复合材料具有小尺寸效应、表面与界面效应、介电限域效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，使其具有特殊的光学、磁性、电学、力学、电化学催化性能以及机械性能[2]。纳米复合材料为多功能材料的整合提供了一个很好的发展平台,它可以将多种不同功能的材料整合成一个单一的纳米整体,使其显现出多重功能的特性。因此，纳米复合材料的研究已经成为当前科技领域的研究热点。电化学传感器作为与生命科学相关的基础学科

2、之一，为研究分子水平生命现象的化学本质提供了重要的信息。利用纳米复合材料的尺度结构及其性能的多功能性和特异性，广泛地应用于电化学传感器研究，提高检测信号，缩短检测的反应时间，实现实时检测，为电化学传感器的发展提供了新的研究途径和空间[3]。由于电化学传感器设备简单，灵敏高，选择性好，检测快速和易实现实时检测等优点，在食品和化学工业、环境监测、生物工程、临床诊断等方面表现出相当广阔的应用前景[4-10]。纳米科技的发展为电化学传感器的发展提供了一种新的机遇，学科的交叉与融合促进了电化学传感领域研究的发展。随着科学技术的发展，制备各种功能化的纳米复合修饰材料，将纳米复合材料与电化学分析技术相结合

3、，使电化学传感器向着微型化、多功能化、实用化的方向发展。电化学传感器在科学研究、工业生产乃至人们的生活中将会起着非常重要的作用。.1.1纳米复合材料简介纳米复合材料是由经过筛选的、含有一定数量比的两种或两种以上的组分，通过人工复合组成的、具有特殊性能的纳米材料。纳米复合材料具有如下特点:(l)是人工合成的而非天然形成的，组分和含量是由人工设计和选择的;(2)含有的有些组分在复合以后仍保持原来的物理和化学性质;(3)性能是由各组成成分性能的协同作用而产生的，它可以克服单一材料的缺点，从而获得更优越的性能;(4)组分之间存在着明显的界面。因此纳米复合材料可以通过对原材料的选择、组分的含量和成分分

4、布的设计以及工艺条件的优化等，使原组分材料发挥协同作用的优势，使纳米复合材料呈现新的、多功能的性能[11]。纳米复合材料作为纳米材料的一种，集聚了纳米材料的特殊性质。当物质粒子尺寸进入纳米数量级时，就会具有许多普通材料没有的特殊物理、化学性质，如：表面效应、量子尺寸效应、宏观隧道量子效应、小尺寸效应、介电限域效应和库仑堵塞与量子遂穿等。第二章基于溶胶凝胶法制备纳米复合材料LaNi0.6Co0.4O3修饰碳糊电极用于高灵敏检测葡萄糖和过氧化氢2.1引言钙钛矿型氧化物是一种陶瓷类氧化物，其分子通式为ABO3，是一种具有独特物理性质和化学性质的新型无机非金属材料，在理论上它是研究催化剂表面及催化性

5、能的理想材料。由于具有灵活多变的组成以及A和B位阳离子可被部分取代，从而产生晶格缺陷等独特的结构特点，使钙钛矿复合材料具有光催化性[1-3]、磁性[4,5]、透氧性[6,7]，氧化还原性[8,9]和导电性[10-13]等多种独特的性能，被应用在气体传感器[14]、固体燃料电池[15-19]及热电材料[20,21]和电极材料[22]的制备上。尤其是含有过渡金属离子的稀土钙钛矿表现了良好的导电性能[23]，如LaMO3(M=Fe，Co，Cr，Ni，Ti，Mn)因其特殊的物理性能备受关注，例如：LaCoO3、LaFeO3、LaCrO3和LaMnO3这些氧化物表现出半导体性质；而LaNiO3含有处于

6、低自旋态LaNiO3和Ni(III)含有d电子等特征，令LaNiO3这种氧化物表现出金属导体性和顺磁性；当温度高于1210K时LaCoO3甚至还表现出金属性等特性，被用作固态燃料电极材料和导电材料离子导体。作为一种新型的催化剂钙钛矿复合材料在化学修饰电极领域也受到越来越多的关注。Ye等[24]报道了LaNi0.5Ti0.5O3/CoFe2O4在pH7.0条件下对扑热息痛氧化的催化研究。Anh等[25]研究了薄层钙钛矿材料La1-xSrxCoO3-δ(x=0.5)对双氧水的催化性能，La1-xSrxCoO3-δ通过脉冲激光沉积技术沉积到Pt电极上可对双氧水进行分析和测定

7、，这为钙钛矿复合材料作为一种多功能材料制备电位型双氧水和葡萄糖传感器提供了可行性。2.2实验部分实验仪器：CHI660C电化学工作站（上海市辰华仪器公司）、三电极系统（玻碳电极、铂电极和饱和甘汞电极）、KQ218型超声波清洗仪（昆山市超声仪器有限公司）、真空干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）、管式电阻炉（上海亚丰炉业有限公司）、电子天平（上海精密仪器厂）、烧杯(25mL,50mL,500mL)、容量瓶（10m