基于九种纳米材料的电化学传感研究

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1、分类号：１０６９７：０６５７学校代码密级：公开学号：２０１４１０１３０博士字位ｉ２文ＤＯＣＴＯＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ基于九种纳米材料的电化学传感研究、学科名称：分析化学作者：杨子印指导老师：＝西北大学学位评定委员会二〇一八年InvestigationofElectrochemicalSensingBasedonNineTypesofNanomaterialsAdissertationsumittedtoNorthwestUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegre

2、eofDoctorofPhilosophyinAnalyticalChemistryByZiyinYangSupervisor:JianbinZhengProfessorXiaohuiZhengProfessorCollegeofChemistry&MaterialsScience/ShaanxiProvincialkeyLaboratoryofElectroanalyticalChemistry,NorthwestUniversityJune2018摘要摘要纳米材料种类的多样化及可控制备为构建新型传感界面和研制高性能电化学传感器提供了契机。本论文通过化学氧化还原法和水热法制备了九种具

3、有特定形貌和结构的纳米材料，构置了九种基于纳米材料的无酶电化学传感器，探索了纳米材料的形貌、结构和组成等与传感器响应性能之间的关系，建立了纳米材料制备和检测过氧化氢、多巴胺和水合肼的新方法。该研究丰富了电化学传感研究内容，拓展了金属硫化物等纳米材料的应用范围。全文分为四章，作者的贡献如下：1.将化学氧化还原和共沉淀反应相结合一锅法制备了PB/PANI/GO和Fe3O4/PPy/GO纳米复合材料，分别构置了基于PB/PANI/GO和Fe3O4/PPy/GO的电化学传感器，研究了传感器对H2O2和N2H4的电催化行为，建立了检测H2O2和N2H4的新方法。对材料形貌研究的结果表明，粒径约为

4、4nm的PB纳米颗粒较为均匀地分布在PANI/GO表面，粒径大小均匀；在PPy/GO表面生成的Fe3O4纳米颗粒分布均匀，无明显团聚，且尺寸较为均一，粒径约为25nm。电化学研究表明，在PANI/GO表面分布的PB纳米颗粒对H2O2具有较好的电催化还原作用，基于PB/PANI/GO的传感器对H2O2检测的检出限为1.9μmol·L-1，线性范围为5.0×10-6mol·L-1~1.3×10-3mol·L-1，灵敏度为60.16μA(mmol·L-1)-1cm-2；Fe3O4/PPy/GO对N2H4显示出了较强的的电催化氧化作用，基于Fe-1-63O4/PPy/GO的传感器检测N2H4的

5、检出限为1.4μmol·L，线性范围为5.0×10mol·L-1~1.275×10-3mol·L-1，灵敏度为449.7μA(mmol·L-1)-1cm-2。与其它制备方法相比，一锅法的制备过程比较简单；基于PB/PANI/GO的传感器对H2O2检测的线性范围较宽，而后者的灵敏度提高了近1个数量级。采用化学还原法在GO表面上生长了具有壳核结构的Au@Pt，构置了基于Au@Pt-nFs/GO的N2H4电化学传感器，探索了Au@Pt-nFs/GO对N2H4在电极表面反应的催化性能，建立了检测N2H4的新方法。对材料表面性状研究的结果表明，在GO表面生长的Au@Pt呈三维花状，且外壳是由粒径

6、约为5nm的Pt纳米颗粒组装而成。电化学研究表明，将Au@Pt-nFs/GO修饰到GCE表面得到的Au@Pt-nFs/GO/GCE对N2H4具有显著的电催化氧化作用，大幅度降低了N2H4反应的过电位；该传感器对N2H4检测的检出限为0.43μmol·L-1，线性范围为8.0×10-7mol·L-1~4.29×10-4mol·L-1，灵敏度为1695.3μA(mmol·L-1)-1cm-2。与其他基于Au或Pt纳米材料的电化学传感器相比，该传I西北大学博士学位论文感器对N2H4检测的灵敏度提高了3倍。2.基于一步水热法制备了CNDs-rGO、Pd-HPs/rGO和Fe2O3/rGO纳米复

7、合材料，分别构置了基于CNDs-rGO、Pd-HPs/rGO和Fe2O3/rGO的电化学传感器，建立了检测DA、H2O2和N2H4的分析新方法。对材料表面性状的研究结果表明，在水热条件下壳聚糖在还原GO为rGO的同时自身可碳化为CNDs，使得CNDs均匀分布在rGO的表面；在水热条件下尿素在还原GO为rGO的同时通过分解释放气体的方式促使了具有多孔结构Pd纳米颗粒在rGO表面的生长；在水热条件下L-赖氨酸在还原GO为rGO的同时通过发生水解反应