论文部分内容阅读
碳基纳米材料由于其相对较低的成本和优异的电化学性能被广泛应用于电化学领域。生物质具有环境友好、可再生、成本低和来源广等优点,近些年来以生物质为原料制备碳基纳米材料的技术手段发展迅速,这类材料可进一步应用于电化学传感器、锂离子电池和超级电容器等电化学器件的构筑。本论文分别以废弃柚子皮和豆渣为原料,制备了两种新型碳纳米材料,并基于这些材料优异的电催化性能构筑电化学传感器。（1）我们以废弃柚子皮为原材料,制备了由碳纳米球聚集构成网络结构的气凝胶（CNANAs）,用于构筑电化学传感器。CNANAs具有大的比表面积(446.39m2 g-1)、多等级的孔状结构（孔径分布在2,12和87 nm处）和高密度的楞面缺陷位点。以CNANAs为电极材料,将其修饰在玻碳电极（GCE）表面构筑电化学传感器（CNANAs/GCE）。我们对CNANAs/GCE与碳纳米管（CNTs）修饰的GCE（CNTs/GCE）和GCE在电催化性能方面进行了比较。结果表明,相比于CNTs/GCE和GCE,CNANAs/GCE对多种电化学活性物质（例如:铁氰化钾（K3[Fe（CN）6]）、过氧化氢（H2O2）、多巴胺（DA）、尿酸（UA）和抗坏血酸（AA））均展现出更加优异的电催化性能。以CNANAs/GCE作为H2O2电化学传感器平台,CNANAs/GCE展现出比CNTs/GCE和GCE更宽的线性范围（5–1760μM）、更低的检出限（3.53μM）和更高的灵敏度(42.4μA mM cm-2)。通过标准加入法与计算回收率的方法检测了人体尿液和血清中H2O2含量,计算回收率在99-102%范围内,表明CNANAs/GCE具有检测人体体液中H2O2含量的能力。因此,以环境友好的生物质废弃物柚子皮为原料合成低成本碳纳米材料用于构筑电化学传感器是一种简单有效的低成本方法。（2）我们以豆制品加工中的废弃副产物豆渣为原料,制备了具有类似石墨烯结构的氮掺杂介孔纳米片（N-GMNs）,并将其用于构筑无酶AA电化学传感器。与CNTs/GCE和GCE相比,N-GMNs修饰的GCE（N-GMNs/GCE）对AA的电化学氧化,显示了更低的过电位、更宽的线性范围（10-5640μM）、更低的检出限（0.51μM）以及更高的灵敏度(144.65μA mMcm-2)。将N-GMNs/GCE用于实际样品（如:商品化饮料,商品化果汁以及医用AA注射液）中AA含量的检测表现出令人满意的结果。因此,以废弃副产物豆渣为原料制备碳基纳米材料是一种制备先进,低成本电极材料和构筑无酶AA电化学传感器的绿色方法。