基于MOF-199功能化材料的电化学催化性能研究-文献详情-维普官网

文献检索

任意字段

文献信息

任意字段
主题词
篇关摘
篇名
关键词
摘要
作者
第一作者
作者单位
刊名
中图分类号
学科分类号
DOI
基金

智能检索

高级检索

检索历史

基于MOF-199功能化材料的电化学催化性能研究认领

作者：

赵紫薇

学位授予单位：

河北大学

摘要：

金属有机骨架（MOFs）,又称为多孔配位聚合物（PCPs）,是由有机配体与金属离子或金属离子簇通过配位作用自组装而成的一种具有永久孔道性的开放结晶骨架,具有密度极低、孔体积大、结构可调谐和孔径分布明确的特点。MOFs作为新型的有机-无机杂化功能材料,有着传统无机材料无可比拟的优势,近年来已被用于电化学催化、电致化学发光及电化学传感领域。MOFs多孔和高比表面积的特点使其可以负载客体分子和/或直接催化目标物,从而提供更多的活性位点,使电化学检测灵敏度得到提升,因此MOF及其衍生材料为以材料修饰电极为主要工具的电分析化学提供了新的选择。本文基于MOF-199的功能化修饰,采用水热及高温煅烧方法制备了不同性质的复合材料,进而通过修饰电极构建电化学传感器,用于生物活性分子及环境污染物的电化学分析检测研究。主要内容包括:（1）运用一步水热合成法成功制备氧化石墨烯-MOF-199复合材料（GO@MOF）,该材料修饰到电极表面后经过原位电化学还原得到还原石墨烯-MOF-199复合材料（rGO@MOF）,并以此构建了多巴胺（DA）和尿酸（UA）电化学传感器。进而对DA和UA在电极上的氧化性能进行了研究,证实此传感器对二者具有电化学催化氧化效果。通过优化实验条件,采用差分脉冲法对两种物质的混合样品进行分析检测,在10～85μM（R2=0.9927）和250～1500μM（R2=0.9935）范围内得到了DA的线性校正曲线,在50～1000μM（R2=0.9935）范围内得到了UA的线性校正曲线。结果表明,该修饰电极易于控制,具有良好的稳定性和选择性,并对实际样品UA和DA的检测结果进行了验证,取得了满意的结果。（2）通过在N掺杂石墨烯（NGA）表面组装MOF-199晶体得到NGA-MOF复合材料,进而修饰到电极表面进行原位电沉积金纳米粒子（AuNPs）,并成功用于葡萄糖氧化酶（GOD）的固定,构建了一种电流型葡萄糖电化学生物传感器。研究了GOD/AuNPs/NGA@MOF/GCE电化学行为,证明GOD成功固定,并保持生物活性。0.06～1.8 mM之间IO2和Iglucose随葡萄糖浓度的增大而增大,并保持良好的线性关系,R2均达到0.99以上。但浓度大于10.8 mM后由于GOD与AuNPs对葡萄糖的氧化还原反应达到极限后葡萄糖与Cu（Ⅱ/Ⅰ）的氧化还原形成竞争机制,导致峰值降低。采用比率电化学的方法测定大于1.8 mM时葡萄糖浓度,测定范围可扩大到18 mM,随葡萄糖浓度的增加,IO2/ICu呈线性增长,且R2>0.999,表明双信号输出提高了该生物传感器的灵敏度与精准度。（3）以MOF-199为前驱体,经过高温热解,制备了铜掺杂的多孔碳基材料。通过多种表征手段证实了该材料保留了金属中心原子和具有一定空间结构的碳骨架,形成了一种具有特定三维结构的金属-碳（Cu-C）框架。不仅具有MOFs材料高孔隙率、高比表面积的优异性能,同时还具有高效的电子传递能力。由于骨架中金属Cu被完全保留,为其模拟漆酶进行电化学催化提供了可能。本工作利用这种模拟酶酶催化剂,建立了一种快速、简便、灵敏度高、抗干扰能力强的电化学模拟酶传感器。采用循环伏安分析成功检测了漆酶底物对苯二胺、邻苯二胺（0.07～16 mM,R2=0.9976;0.2～16 mM,R2=0.9948）和对苯二酚、邻苯二酚（0.07～50 mM,R2=0.9998;0.07～42 mM,R2=0.9996）。

摘要译文

关键词：

MOF-199; 电催化; 功能化材料; 生物传感; 模拟酶

学位年度：

2019

学位类型：

硕士

学科专业：

分析化学

导师：

苏明

中图分类号：

TB33[复合材料⑨];O643.36[催化剂]

学科分类号：

070308[能源化学];070304[物理化学];081704[应用化学];081705[工业催化]