多孔电极材料的新法制备及电催化与分析应用.pdf

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1、分类号密级学号至QQ璺!至Q至QQ!Q多孔电极材料的新法制备及电催化与分析应用PreparationofPorousElectrodeMaterialsviaNovelProtocolsforElectrocatalysisandAnalyticalApplications湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一一年五月摘要111111IIIIIIIIIIIIIIl1Y191396多孔铂电极性能优良、用途广泛，现有文献中主要采用的制备方法有模板法、无模板法以及去合金化法。在以聚合物为模板的制备方法中，常用不导电或者无电活性的物质为模板。本文在综述电化学石英晶体微天平(EQ

2、CM)、聚苯胺(PANI)和多孔金属材料的基础上，提出了一种新颖的以导电聚合物—-PAM为模板，利用HN03或洗液选择性去除PANI制备三维孔状铂膜电极的方法。然后将该修饰电极用于高灵敏度生物传感界面的构建以及甲醇的电催化氧化，取得了初步的成果。主要内容如下：1．在处理好的玻碳电极(GCE)上先聚合一层PANI膜，接着用恒电位法沉积一层铂，然后利用HN03选择性去除PANI，在GCE上成功制备T--维孔状薄膜(MCE)。用EQCM实时监测了电极的制备过程，研究了H2PtCl6与PANI之间的相互作用并提出了可能的作用机理。EQCM数据表明，两者间的作用以氧化还原效应和配

3、位效应为主。此外，研究了‰r／GCE对H202的电催化性能，并与PANI溶解前的电极(Pt／PANI／GCE)以及H2PtCl6单组份常规电沉积法所制备的电极(Ptco；GCE)的催化活性进行了比较。结果表明Ptpo／GCE的催化效果最好，检测H202氧化电流的灵敏度为414“AcIn_2raM-1、检测下限为9rum。由此构建的壳聚糖．葡萄糖氧化酶／Ptp。／GCE在0．6V下检测葡萄糖的灵敏度高达93．4pAcm-2m忻l。2．在处理好的QCM金电极上，共沉积一层PANI．Pt膜，然后用洗液选择性除去PANI，制备了三维多孔铂膜(Plbonu)。用EQCM监测了电极

4、的修饰过程并结合Sauerbrey方程求出了修饰膜层的质量。探讨了苯胺与H2PtC]6在酸性、中性以及碱性溶液中共沉积制备的Ptp0，的催化性能，实验发现酸性条件下制得的％o／Au电极催化效果最好。基于此，比较了％√Au、PANI。Pt／Au以及‰加札电极对H202的催化活性。结果表明，Ptp√Au电极的催化性能最好，在等质量铂的情况下，‰∥m电极的催化活性较Ptc04札电极提高了约4．6倍。由此，我们构建了一高灵敏的H202传感器，O．5V下PtpoI／Au电极催化H202氧化电流的灵敏度为323pAcm-2raM-1，检测限为5nM(鲫=3)。3．在处理好的QCM金

5、电极上，于酸性介质中共沉积一层PANI．Pt．Ru膜，然后用洗液选择性除去PANI，制备了三维多孔铂。钌合金膜(n-Rl灿)并研究了该修饰电极在碱性溶液中对甲醇的电催化氧化。结果表明阼R‰∥m电极在碱性溶液中对甲醇的电催化氧化活性很高，其催化活性比Ptpo以组电极提高了约75％，同时也是常规电沉积法制备的铂．钌修饰的金电极(Pt．Ru啪／Au)的2．33倍。此外，Pt．Rup√Au电极的稳定性也比Ptp√Au和Pt．RLlc彻厂Au电极好。关键词：聚苯胺；模板法；电化学石英晶体微天平(EQCM)；电催化氧化；电沉积；生物传感器ⅡABSTRACTPorousplatinu

6、melectrodeshavebeenattractingincreasinginterestfortheiruniquepropertiesandbroadrangeofapplications．Uptonow,therearethreepopularmethodsforpreparingporousplatinumelectrodessuchastemplating，free—templatinganddealloying．Amongthepolymertemplates，theinsulatingorinactivesubstancesareusuallyempl

7、oyed．Inthispaper,anovelprotocolwiththeconductivepolymerpolyaniline(PANI)asatemplatefollowedbyitsremovalbyHN03orchromosulfuricacidispresentedtopreparethree··dimensionalporousPt--relatedfilmelectrodes，andthethus-preparedelectrodesareusedforconstructionofhigh-sensitivitybios