论文部分内容阅读
近年来，电化学发展迅速，特别是电极材料的发展对各种电化学传感器的发展起到关键的作用，而聚合物薄膜、碳纳米管、金属氧化物及金属铁氰化物等具有较高的电催化活性，易于微型化，稳定性好，所以是一类理想的电极修饰材料。本文主要研究这几种材料修饰电极的制备、表征及应用。本文以玻碳电极以基体电极，采用电化学聚合法、镀膜/循环伏安法及滴涂法制备了四种修饰电极，这四种电极分别是聚邻苯二胺修饰电极、聚苯胺/铁氰化铜修饰电极、纳米铜氧化物/多壁碳纳米管修饰电极及纳米二氧化钛/多壁碳纳米管修饰电极。具体主要开展了以下工作： (1)基于邻苯二胺的化学性质，采用电化学聚合法制备了聚邻苯二胺修饰玻碳电极(PoPD/GCE)。用循环伏安法、交流阻抗法、计时电流法、环境扫描电子显微镜等研究了聚邻苯二胺薄膜在玻碳电极表面的固定过程、形貌特征以及对过氧化氢的催化氧化和还原机理。讨论了影响修饰电极电催化性能的因素，PoPD/GCE对过氧化氢催化氧化的最低检出限为20.1μmol/L，线性范围为0.249～10.3mmol/L，灵敏度为8.25μA/(mmol/L)。 (2)采用吸附法和循环伏安法，成功地制备了聚苯胺/铁氰化铜修饰玻碳电极(PANI/CuHCF/GCE)，该修饰电极可以催化氧化亚硫酸根。制备过程用扫描电子显微镜、交流阻抗和循环伏安法进行研究。溶液中亚硫酸根的含量用计时电流法检测。实验结果表明，该修饰电极对亚硫酸根响应的线性范围为4.3×10-2～3.9mmol/L，该范围比目前相关文献报道的修饰电极宽很多。 (3)采用滴涂法和镀膜循环伏安法制备了纳米铜氧化物/多壁碳纳米管修饰玻碳电极。采用循环伏安法研究纳米铜氧化物的形成过程。利用环境扫描电子显微镜研究纳米铜氧化物的形态特征，采用电化学交流阻抗法和循环伏安法研究修饰电极的电子传递控制过程。采用计时电流法研究修饰电极的稳定性。该修饰电极检测亚硝酸钠的线性范围为1.0×10-4～14.0mmol/L，灵敏度为57.954μA/(mmol/L)，最低检测限为0.03μmol/L。 (4)采用溶胶凝胶法合成一种纳米二氧化钛水凝胶，将其与多壁碳纳米管复合后修饰在玻碳电极表面，成功地制备出一种过氧化氢传感器。纳米二氧化钛的形态特征用透射电子显微镜表征。过氧化氢含量的测试用循环伏安法和计时电流法。实验结果表明，该传感器检测过氧化氢的线性范围为3.0×10-2～13.0mmol/L，检测限为0.12μmol/L。该修饰电极在检测过氧化氢时具备快速、灵敏和选择性好的特点。更重要的是，该修饰电极还原过氧化氢的过电位很低。