多酸基復(fù)合修飾電極的制備及其電催化和光電催化性能研究.pdf

1、化學(xué)修飾電極是指通過各種方法有目的地將具有優(yōu)良物理/化學(xué)性質(zhì)的分子、離子、聚合物固定在電極表面,從而得到的具有某些特定功能的一類電極。化學(xué)修飾電極具有較高的靈敏度和優(yōu)越的選擇性,現(xiàn)已被廣泛的用于電分析測試中。因而選用不同材料、不同修飾方法構(gòu)筑的新型化學(xué)修飾電極必將為其在傳感器、催化等領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用奠定理論和實驗基礎(chǔ)。
　　 多金屬氧酸鹽(簡稱多酸)是一類具有獨特的結(jié)構(gòu)和豐富的物理化學(xué)性質(zhì)的金屬氧簇化合物。這類化合物的一個主要特

2、點是可以經(jīng)歷一系列可逆的、多步的多電子轉(zhuǎn)移過程。多酸具有豐富的氧化還原性質(zhì),非常適合作為修飾電極的材料和電催化劑。因此,設(shè)計和開發(fā)基于多酸的修飾電極,擴(kuò)展多酸基修飾電極在電催化、光電催化方面的應(yīng)用具有重要意義。
　　 本論文以多酸為活性組分,結(jié)合碳納米管和納米二氧化鈦獨特的物理化學(xué)性質(zhì),通過自組裝技術(shù)和溶膠-凝膠技術(shù)構(gòu)筑了新型多酸基化學(xué)修飾電極,并將其應(yīng)用于化學(xué)小分子和生物活性分子的電催化、光電催化性能研究。具體內(nèi)容如下:

3、>　　 1.通過交替沉積自組裝技術(shù)將釩取代的Dawson型鎢磷酸K8P2W16V2O62修飾到ITO電極表面。利用循環(huán)伏安法詳細(xì)研究了該電極的電化學(xué)行為和穩(wěn)定性。該電極同時具有對碘酸根的催化還原和對肼的催化氧化能力。計時電流法研究表明該電極對催化氧化肼的響應(yīng)速度快,檢出限低。該工作首次實現(xiàn)了利用多酸基修飾電極對肼的電催化作用,擴(kuò)展了多酸基修飾電極在電催化方面的應(yīng)用。
　　 2.利用雜多酸良好的電催化能力和碳納米管優(yōu)良的導(dǎo)電性,

4、構(gòu)建了基于雜多酸/碳納米管的納米復(fù)合膜修飾電極。文中首先通過動電位沉積法將 Keggin型雜多酸H2SiMo12O40修飾到玻碳電極表面,然后再利用電化學(xué)自組裝法將碳納米管修飾到電極上,并用紫外可見光譜和電化學(xué)方法對該修飾電極的形成過程進(jìn)行了監(jiān)測和表征。采用循環(huán)伏安法對復(fù)合膜修飾電極的電催化性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,該修飾電極的制備方法可以實現(xiàn)多酸在CNTs表面的有效固定,得到的修飾電極穩(wěn)定性高,重現(xiàn)性好,并且具有較高的催化活性。

5、>　　 3.首次將雜多鎢酸鹽(P2W18)和碳納米管修飾到玻碳電極表面并可以保持良好的電化學(xué)和電催化活性。文中以殼聚糖為分散劑,得到了穩(wěn)定的碳納米管-殼聚糖復(fù)合物,然后通過靜電自組裝方法制備了P2W18/碳納米管-殼聚糖修飾電極。采用循環(huán)伏安和交流阻抗譜詳細(xì)研究了該復(fù)合物修飾電極的電化學(xué)性質(zhì)及其對過硫酸根和碘酸根的電催化作用。研究表明,碳納米管的引入增強了膜的導(dǎo)電性,增大了電極的比表面積,提高了P2W18的表面覆蓋度。同時該方法極大的

6、提高了多酸/碳納米管修飾電極的靈敏度和穩(wěn)定性。
　　 4.采用溶膠-凝膠法結(jié)合旋涂技術(shù)制備了鎢磷酸-銳鈦礦納米復(fù)合膜(H3PW12O40-TiO2)修飾電極,研究了其在Na2SO4溶液中的光電化學(xué)性能。測試結(jié)果表明H3PW12O40-TiO2具有良好的光電化學(xué)性能。H3PW12O40與TiO2復(fù)合后,TiO2表面的光生電子和空穴的快速復(fù)合被有效的抑制,從而提高了TiO2的光電性能。氨基酸是生物大分子蛋白質(zhì)的基本組成單元,對其進(jìn)行