基于水滑石納米材料構(gòu)筑新型電化學(xué)傳感器及其性能研究.pdf

1、基于過渡金屬的納米材料因其優(yōu)異的電化學(xué)性能引起了人們的廣泛關(guān)注，在電化學(xué)傳感器、超級電容器、二次電池等方面有著重要的應(yīng)用價值。本論文以含過渡金屬水滑石材料為基礎(chǔ)，分別構(gòu)筑了具有零維、二維、三維結(jié)構(gòu)的無機(jī)納米材料，探討了其在電化學(xué)傳感器方面的應(yīng)用。從材料的介觀(材料的結(jié)構(gòu)、形貌)和微觀(主客體相互作用)層面上研究了影響其電催化性能的主要因素，為制備高性能的電催化材料提供了一定的理論基礎(chǔ);以功能為導(dǎo)向，通過超分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能調(diào)控實(shí)現(xiàn)了高性

2、能的無酶型電化學(xué)傳感器，為其器件化做了有益探索。論文主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.高分散鎳納米粒子的制備及其電催化性能研究。以鎳鋁水滑石為前驅(qū)體經(jīng)原位還原技術(shù)制備了高分散的鎳納米材料。通過結(jié)構(gòu)調(diào)控，該材料修飾的電化學(xué)傳感器對葡萄糖表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化性能:檢測范圍寬(8×10-5～2×10-3mol/L)，靈敏度高(339.2μA/mM)。鎳納米粒子在水滑石基質(zhì)表面高度均勻分散，提供了更多的活性位點(diǎn)，增加了葡萄糖分子與電催化劑的接

3、觸機(jī)率，有利于電子的快速傳遞。該方法為制備高分散、高活性的過渡金屬納米電催化劑提供了一種新思路。
　　 2.無機(jī)/有機(jī)超薄膜的制備及其電催化性能研究。以水滑石納米粒子和電活性分子萘酚綠(NGB)為構(gòu)筑基元，采用層層自組裝方法得到了長程有序的無機(jī)/有機(jī)超薄膜材料。水滑石層板的晶格定位效應(yīng)及二維各向異性使得NGB分子在層間有序分散，有效促進(jìn)了電子在NGB分子與電極表面之間的快速傳遞。該超薄膜修飾電極具有良好的電化學(xué)活性并對抗壞血酸顯

4、示了高效的電催化活性，其性能優(yōu)于有機(jī)/有機(jī)薄膜修飾電極和抗壞血酸酶生物電極。進(jìn)一步以電活性水滑石納米片和不同的有機(jī)陰離子作為構(gòu)筑基元，經(jīng)自組裝得到超薄膜材料，探究了主客體之間的相互作用及協(xié)同效應(yīng)對水滑石電化學(xué)性能的影響。通過性能調(diào)控構(gòu)筑了對雙氧水具有快速響應(yīng)的無酶型電化學(xué)傳感器。為基于微觀層次調(diào)控?zé)o機(jī)/有機(jī)復(fù)合薄膜的電化學(xué)性能提供了一定的理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)。
　　 3.多級結(jié)構(gòu)過渡金屬電催化材料的制備及其電催化性能研究。以離子液