氮掺杂多孔碳/磁性气凝胶对过氧化氢的协同传感性能

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:s3100401
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随着科技的飞速发展,开发高效、灵敏的过氧化氢(H2O2)电化学传感器成为一项重要的研究课题。在众多的电极修饰材料中,碳纳米复合材料因本身具有高比表面积、良好的导电性能、低成本等特点,被认为是制备电化学传感器最有应用前景的电极材料之一。掺杂氮原子后在碳材料中与两个C原子键合形成六边形的吡啶-N构型被证明具有更好的电化学活性。此外,磁性材料因其独特的性质同样成为电化学传感器中电极修饰材料的重要选择对象。本文制备了包裹有γ-Fe2O3粒子的磁性气凝胶(Magnetic Aerogel,MA),以此构建H2O2电化学传感器并研究了其催化活性;制备了碳纳米混杂稳定剂,并将其与Span 80作为双稳定剂体系,通过浓乳液模板法合成多孔碳材料(Porous Carbon Material,PCM),对PCM进行预氧化处理得到氮掺杂多孔碳(Nitrogen-doped Porous Carbon,NPC)。将NPC与MA共同构建成一种新型的H2O2电化学传感器,研究传感器的电化学传感性能,探究了两种材料的协同催化机理。预氧化后的NPC吡啶-N含量最高为12.66%。MA对H2O2具有电化学催化还原活性,在80μM-3649μM之间,催化电流与H202浓度呈较好的线性关系,最高灵敏度为1.71μA·mM-1,最低检测限为91.93μM(S/N=3),同时传感器还表现出良好的选择性和重复性。将NPC与MA同时作为电极修饰材料先后滴涂于玻碳电极(Glassy Carbon Electrode,GCE)表面,构建了一种基于NPC/MA复合材料灵敏检测H2O2的电化学传感器。测试结果表明,NPC/MA具有良好的导电性和电化学催化还原活性。构建的电化学传感器在60μM-1520μM和1680μM-3335μM范围内与催化电流呈现良好的线性关系,最高灵敏度为5.56μA·mM-1,最低检测限为4.478μM(S/N=3),且具有较高的选择性和重复性。以橙汁作为实际样品检测时,H2O2的回收率在96.61%~101.65%之间。NPC/MA/GCE显示出比MA/GCE更好的电化学性能,这主要归因于MA和NPC对H2O2的协同传感性能。
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