基于納米多孔金薄膜的葡萄糖電催化氧化研究.pdf

1、作為一種無毒、廉價以及可再生的資源,葡萄糖被廣泛的用于現(xiàn)代生活和工業(yè)生產(chǎn)當中。自Rao和Drake在二十世紀六十年代首次報道了葡萄糖在鉑電極上的電催化氧化后,葡萄糖的電催化氧化作為葡萄糖傳感器和燃料電池等領(lǐng)域的關(guān)鍵反應(yīng)被進行了廣泛的研究。自此,尋求高催化活性的葡萄糖電催化劑成為實際應(yīng)用過程中的一個亟待解決的問題,也成為各國科學家研究的重點。本論文中,我們制備了具有高比表面積和高孔隙率的納米多孔金薄膜,另外利用無電鍍技術(shù)在納米多孔金表面修

2、飾了不同含量的鉑、鈀貴金屬,制備了具有高催化活性的鉑金、鈀金雙金屬催化劑,系統(tǒng)的研究了他們作為葡萄糖電氧化催化劑在葡萄糖燃料電池和葡萄糖傳感器中的應(yīng)用。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線粉末衍射(XRD)技術(shù)和電化學測試方法對這些催化劑的結(jié)構(gòu)和表面特性進行了表征和測試。本論文的主要研究內(nèi)容概括如下:
　　 (1)首先,利用簡單的Au-Ag去合金法,制備了厚度為100nm的納米多孔金薄膜(NPG)。通過

3、控制不同的腐蝕時間和腐蝕條件,得到了一系列不同孔徑的NPG樣品,討論了NPG孔徑的大小對葡萄糖電催化活性的影響。與塊體金和多晶金相比,無論在中性還是堿性溶液中,納米多孔金電極對葡萄糖的電催化氧化均表現(xiàn)出了好的催化活性,葡萄糖的電催化氧化行為均發(fā)生在較負的電位。此外,對葡萄糖濃度的檢測一直是臨床上糖尿病診斷的重要手段,為了提高葡萄糖檢測的準確度以及檢測范圍,我們以NPG電極為傳感器,做了無酶條件下O.1M pH7.4的PBS溶液中葡萄糖濃

4、度的檢測。實驗結(jié)果表明:NPG作為一種潛在的葡萄糖檢測材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能,其高靈敏性、低的檢測線以及強的電流響應(yīng)為開發(fā)一種新穎的無酶葡萄糖傳感器提供了可能。
　　 (2)近年來,鉑和基于鉑的合金材料作為重要的陽極催化劑被廣泛用于燃料電池的研究領(lǐng)域。我們通過一種無化學鍍的技術(shù)在三維雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的NPG表面修飾了原子厚度的鉑,得到了一種新型的鉑金雙金屬催化劑。這種雙金屬結(jié)構(gòu)對一系列有機小分子顯示出了優(yōu)異的電化學催化活性,其中包括對