MOFs復(fù)合材料的電化學(xué)傳感研究.pdf

1、從金屬-有機(jī)框架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）材料的誕生到現(xiàn)在的十幾年中，MOFs材料得到了前所未有的發(fā)展。其結(jié)構(gòu)是由金屬離子簇作為節(jié)點(diǎn)，通過(guò)配位鍵與有機(jī)配體橋連接自組裝形成的有機(jī)無(wú)機(jī)晶體材料，因此兼?zhèn)淞擞袡C(jī)和無(wú)機(jī)材料的共同優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)意義上的多孔材料相比，MOFs是一種具有多孔結(jié)構(gòu)的新型晶體材料，是目前發(fā)現(xiàn)的具有超大比表面積之一的材料，并且具有孔徑大小的可調(diào)節(jié)性、大孔隙率、擁有高密度且分布均勻的金屬活性

2、位點(diǎn)、良好的穩(wěn)定性、有序性、可修飾性及良好的催化性等特點(diǎn)，基于這些特點(diǎn)使其在氣體分離儲(chǔ)存、催化及傳感等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用，因此，根據(jù)這些特點(diǎn)與具有快速靈敏優(yōu)勢(shì)的電化學(xué)相結(jié)合制備基于MOFs材料的新型電化學(xué)傳感器是很有可能的。目前已有很少量基于MOFs材料在電化學(xué)傳感方面的報(bào)道，但是，由于MOFs材料自身的弱導(dǎo)電性和內(nèi)部活性位點(diǎn)暴露不充分限制了其在電化學(xué)傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。本文選用了一種較為經(jīng)典的 Co基 MOFs（ZIF-9），將具有良好導(dǎo)

3、電性的碳基材料與優(yōu)良電化學(xué)仿生催化特性的雜環(huán)化合物卟啉引入其中，致力于解決MOFs的弱導(dǎo)電性和內(nèi)部活性位點(diǎn)不充分暴露性，同時(shí)將其應(yīng)用到電化學(xué)傳感器領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了對(duì)硝基苯（NB）和葡萄糖（GL）的高靈敏檢測(cè)，并對(duì)制備的復(fù)合材料及其電化學(xué)行為做了詳細(xì)的研究。為提高催化材料內(nèi)部活性位點(diǎn)利用率及MOFs材料在電化學(xué)傳感領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用提供了一定的借鑒意義。本論文主要由以下四部分構(gòu)成。
　　第一章緒論
　　本章綜述了MOFs材料的概念，

4、性質(zhì)和特點(diǎn)，以及基于MOFs材料的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展前景，重點(diǎn)介紹了MOFs材料在傳感領(lǐng)域的研究進(jìn)展。同時(shí)，還簡(jiǎn)單介紹了MOFs的主要制備方法，此外，還簡(jiǎn)單介紹了碳基材料與卟啉的性質(zhì)與特點(diǎn)，并總結(jié)了卟啉合成的方法及分析了不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，最后引出本文研究目的、研究意義，研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)。
　　第二章5，10，15，20-四（4-羧基苯基）卟啉（TCPP）及其金屬配合物的合成與表征
　　本章中我們通過(guò)使用對(duì)醛基苯甲酸甲酯在改變部分

5、條件的情況下，通過(guò)Adler-Longo方法成功合成了5，10，15，20-四（4-羧基苯基）卟啉（TCPP）及其金屬配合物。實(shí)驗(yàn)證明，較使用對(duì)羧基苯甲醛為原料的方法提高了產(chǎn)率，降低了分離純化的難度，并使用核磁共振氫譜，紅外光譜，紫外可見(jiàn)吸收光譜對(duì)卟啉的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了表征與研究。同時(shí)，通過(guò)此方法合成金屬配位的TCPP作為有機(jī)配體為制備雙金屬卟啉基MOFs材料提供了一定的可行性。
　　第三章 MWCNTs@Co-MOFs/GN的制

6、備及電化學(xué)性質(zhì)的研究
　　本章中成功制備了 MWCNTs@Co-MOFs/GN的新材料，并用 SEM、TE M、EDS、FT-IR等技術(shù)對(duì)材料進(jìn)行了表征。結(jié)果證明，我們成功的將多壁碳納米管（MWCNTs）穿插在Co-MOFs材料內(nèi)部，制備出MWCNTs@Co-MOFs，該方法使Co-MOFs內(nèi)部的活性位點(diǎn)得到充分的利用，而不是單純利用Co-MOFs材料的表面活性位點(diǎn)，并且從根本上改變了 Co-MOFs材料的導(dǎo)電性。然后將 MWCN

7、Ts@Co-MOFs通過(guò)超聲的方法負(fù)載到石墨烯（GN）上，除了進(jìn)一步提升Co-MOFs的導(dǎo)電性外，MWCNTs與 GN形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也有利于電子與離子的傳輸，從而再次提升了Co-MOFs電催化性能，較好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)硝基苯（NB）的電化學(xué)檢測(cè)。
　　第四章 Co-TCPP/MWCNTs@Co-MOFs的制備及電化學(xué)性質(zhì)的研究
　　本章在前一章的研究基礎(chǔ)上制備了Co-TCPP/MWCNTs@Co-MOFs的新材料，在 MOFs內(nèi)部