基于金属修饰的共价有机骨架复合材料的电化学传感应用

来源 :扬州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lijichen
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
共价有机骨架(Covalent organic frameworks,COF)是由有机分子构成的一种新型多孔聚合物,具有周期性柱状π阵列结构,为构建有序π-体系提供了一个强大的平台。COF可以通过多种方法合成,如溶剂热合成,微波辅助合成,蒸汽辅助转化和声化学合成。COF具有一系列优良的优点,包括低密度、高结晶度、比表面积大、官能团丰富、孔径可调。这些优势使COF成为催化,储气,传感和生物医学领域的有前途的平台。但是COF的导电性差限制了电化学传感器上的一些应用。为了解决这个问题,COF经常与其他具有良好导电性的材料结合。在这篇论文中,合成了 COF并用金属纳米颗粒对COF进行后修饰,所得到的复合材料具有优秀的催化性能和导电性。构建的电化学传感器对目标分析物有着较好的检测性能,以及可以用于实际样品检测。具体工作如下:一、AgCo/TAPB-DMTP-COF基电化学传感器检测左旋多巴本研究将双金属纳米粒子(AgCoNPs)加入到二维多孔的TAPB-DMTP-COF中,合成了一种具有高催化活性的材料。基于该复合材料的新型电化学传感器用于灵敏地测定左旋多巴。在TAPB-DMTP-COF和AgCoNPs的协同作用下,有效增加了电活性表面积和电子转移效率,分析性能也得到了显著提高。通过实验得到,检测左旋多巴的线性范围为0.01-100 μmol/L,检出限为0.002 μmol/L。该传感器在稳定性实验中扫描100次后仍能保持其催化活性,证明其具有良好的稳定性,并且可以应用于人体尿液和血清样品中左旋多巴含量的测定。本研究不仅为实际样品中左旋多巴的准确检测提供了一种有效的工具,同时也为开发高性能二维COF基电极材料提供了一条可行的途径。二、FeNi@TAPB-DMTP-COF/GCE 检测没食子酸通过在共价有机框架内封装功能纳米粒子,可以进一步开发共价有机框架的潜在应用。然而,没有团聚的壳核结构COF纳米复合材料的合成仍然是一个重大的挑战。在此,本研究提出了一种通用的合成策略,即预先合成功能性纳米颗粒,再在其上生长COF外壳,制备了 FeNi@TAPB-DMTP-COF壳核复合材料。用x射线衍射、傅里叶变换红外光谱、x射线光电子能谱和高分辨率透射电子显微镜对合成的复合材料进行了表征。其中,具有显著导电性的FeNi纳米颗粒可以加速电荷转移,而具有较大比表面积的TAPB-DMTP-COF外壳可以提高所制备电化学传感器的稳定性。通过这种设计,基于FeNi@TAPB-DMTP-COF的传感器对没食子酸(gallic acid,GA)具有良好的分析性能,相比于其它材料,有较宽线性检测范围和较低检出限。FeNi@TAPB-DMTP-COF基传感器已用于检测白酒和红酒中GA的微量检测,并取得了令人满意的结果。三、金属卟啉COF修饰电极检测3-叔丁基-4-羟基苯甲醚COF由于其结构的多功能性和高稳定特性,是一种具有广泛应用前景的晶体多孔有机材料。本文报道了设计合成的三种卟啉二维共价有机框架(MPor-COF-366,M=Fe,Mn,Cu,),并将其用于3-叔丁基-4-羟基苯甲醚(3-tert-butyl-4-hydroxyanisole,BHA)的电化学检测。实验结果表明,MPor-COF-366复合材料比纯Por-COF-366具有更高的电催化活性,这是由于MPor-COF-366具有较高的比表面积,且金属卟啉与C@N基团之间具有较强的协同效应。其中FePor-COF-366/GCE对3-叔丁基-4-羟基苯甲醚检测性能最好,其检出限为0.015 μmol/L,线性范围为0.04-1000 μmol/L。
其他文献
化石燃料的快速消耗带来了一系列严重的环境和生态问题。因此氢能源作为一种清洁性、可再生性、能量利用率高以及来源广泛等优点,被认为是替代化石燃料的理想能源。目前,常采用水电解、光催化水分解以及电催化产氢。水电解制得的氢气纯度高,操作简便,但成本高。光催化制氢在过去的几十年里受到了广泛的关注,通过半导体催化剂以及利用太阳能,催化水分解产生清洁燃料H2。电化学析氢(HER)被认为是开发清洁和再生能源最有前
学位
酸性矿山废水通常具有低pH、高重金属、高硫酸根等特点,对矿山生态环境产生极大的威胁和破坏。在此环境下,可以生成大量羟基硫酸盐铁矿物,如施氏矿物、黄钾铁矾等。由于具有相对较高的比表面积和较强的吸附能力,施氏矿物和黄钾铁矾可对重(类)金属有较好的固定作用,富集了 As、Cr等污染物的次生铁矿物被大量发现存在于矿区河道沉积物和土壤中。然而随着环境介质的改变,施氏矿物和黄钾铁矾会产生溶解或相变,在此过程中
学位
蓝藻生长繁殖时,或者藻体大量死亡时,藻类会向水体中分泌或释放藻源有机物(AOM),AOM对水源水质造成了严重的有机污染威胁,并给水处理工艺过程带来巨大挑战,因此蓝藻爆发时释放的AOM需重点关注。蓝藻藻源有机物AOM难以通过常规的水处理方式去除,进行混凝时还会因为AOM中的部分组分能够劣化絮体结构状态,并导致细胞侵蚀现象加剧、泥水分离效果降低,沉淀效果差。因此,考察混凝剂对含藻水的处理能力必须同时考
学位
单级短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺(PN-A)是近年来生物废水处理领域最具创新的发展之一,具有极高的节能降耗应用价值。目前该工艺已在高氨氮进水条件下的测流脱氮处理中实现了工程应用,而如何将这一技术应用于城市生活污水的主流脱氮处理一直是本行业的研究热点。其所面临的关键问题之一是面对低氨氮进水浓度(30~100 mg/L)时如何妥善进行曝气控制。针对于此,本文基于生物膜数学模型与单级PN-A工艺实验室规模
学位
土壤是环境的重要组成部分,其作为约90%污染物质的承担者,是典型的复合污染体系。蚯蚓是土壤中重要的环境指示生物,明确重金属单一及复合污染对蚯蚓生物学响应特征具有重要的环境学意义。本文以镉(Cd)和铅(Pb)为供试重金属元素,以表聚型的赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)和上食下居型的威廉环毛蚓(Pheretima guillelmi)两种蚯蚓为受体土壤动物,分析了 Cd和Pb对蚯蚓体蛋白含量
学位
随着经济全球化进程的加快,大型跨国制药公司进行了产业结构调整,细化了国际分工,我国在此进程中成为了最重要的医药中间体生产基地,医药中间体产业也得到了迅速的发展。我国生产医药中间体的企业数量多、体量小,大部分为分布于广大乡镇的小微企业,产生的环境污染问题较严重。医药中间体生产过程中产生的废水污染物成分复杂,废水水质具有高CODcr浓度、高NH4+-N浓度,高含盐量、色度深等特点,该类生产废水的处理难
学位
科学划定生态功能分区,对生态文明建设和国土空间优化具有重要指导意义。基于生态系统服务簇定量化分析视角,运用长时间序列数据,综合多种模型算法分析快速城市化背景下芜湖市村域尺度生态系统服务簇时空演变特征。依据其演变规律将芜湖市域分为主导生态系统服务稳定供给区和波动供给区2个功能大区,并进一步细分为都市生态修复、长江生态保护、生态农业维护、丘陵生态保育、生态农业建设、都市农业发展和丘陵生态恢复区7个功能
期刊
太湖流域是我国酸沉降较严重的区域之一,酸沉降对流域碱基离子流失产生了显著影响。通过室内模拟酸溶液浸提试验,研究了流域内代表性碳酸盐岩及其风化产物和流域分布广泛的沙壤土在不同pH模拟酸溶液作用下碱基离子的释放特征。同时,利用MAGIC模型和模拟试验提供参数量化描述了酸沉降对太湖流域碱基离子流失的影响,并结合流域酸沉降和湖泊水化学长期监测数据,确定了酸沉降与土壤和地表水中主要离子变化趋势的联系。结果表
学位
自耦合微藻-细菌颗粒污泥(ABGS)是一种新型颗粒污泥,在好氧颗粒污泥的基础上接种藻类,通过藻类自身喜好附着生长的特点,使其成为藻菌共生球状结合体。藻类和细菌在水体中能够协同共生,细菌将有机物转化为CO2释放,而CO2正是藻类光合作用的底物,同时通过光合作用产生的氧气又是好氧细菌生存必不可少的条件,二者相辅相成,充分发挥二者的优势,能够达到优异的水处理效果和节能减排效应,应用前景广阔,是水处理领域
学位
表面增强拉曼光谱(SERS)具有高选择性、超灵敏度、非破坏性和快速等特点,被认为是检测微量化学物质和生物分子的有力技术。为了获得强度高和重现性好的SERS信号,发展具有良好的信号增强能力、重现性强、稳定性好的有效基底非常重要。二氧化钛(TiO2)具有良好的物理和化学稳定性,它是一种被广泛研究的半导体。虽然TiO2纳米材料在SERS中的重要性已被证实,但其功效取决于诸如表面积、晶体结构、形状、大小、
学位