生物碳納米復合材料的制備及其電化學無酶葡萄糖傳感.pdf

1、分類號：密級：學校代碼：10414學號：2014010703碩士研究生學位論文碩士研究生學位論文生物碳納米復合材料的制備及其電化生物碳納米復合材料的制備及其電化學無酶葡萄糖傳感學無酶葡萄糖傳感PreparationofCarbonNanocompositesDerivedfromBiomassTheirApplicationinElectrochemicalSensingfGlucose張亞運張亞運院所：化學化工學院導師姓名：汪莉教授學

2、科專業(yè)：分析化學研究方向：納米電化學二○一七年六月I摘要納米材料由于具有小尺寸效應、大比表面積、量子效應等優(yōu)良性能，在電化學傳感器、電容器、電池、電催化等諸多電化學領域都備受關注。尤其是在電化學傳感領域，納米材料可以提高電化學傳感器的催化活性、靈敏度、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。金屬或金屬氧化物(Au、Ag、CuO、Co3O4、NiO等)納米材料已被廣泛地用來構建電化學傳感器。金屬有機框架結構（如MOFs、ZIFs、MMPFs等）及其衍生物在納米材

3、料中越來越受關注，因其結構、形貌、組成成分的多樣化和具有疏松多孔性，同時MOFs材料具有功能性的孔道、高的比表面積、穩(wěn)定而多樣的結構等特點，使其在選擇性催化、分子識別、可逆性主客體分子(離子)交換、分離與提純、吸附、生物傳感材料、光電材料、磁性材料和芯片等新材料的開發(fā)中都有巨大潛在應用價值。本論文的工作主要是基于金屬納米材料及MOFs衍生的納米復合材料制備了四種無酶葡萄糖傳感器，采用掃描電子顯微鏡(SEM)、傅立葉紅外光譜(FTIR)、

4、X射線粉末衍射(XRD)、N2吸附脫附等溫線和電化學等技術對材料進行表征，并對傳感器的性能進行了詳細研究。具體內容包括如下四個方面：1采用一種綠色簡便的方法制備了類石墨烯結構的三維泡沫多孔碳與金屬鎳納米粒子的復合物并應用于葡萄糖的無酶檢測。我們將廢棄的柚子皮用作支撐材料，通過簡單的浸泡經高溫煅燒形成負載大量金屬鎳納米粒子的三維多孔碳金屬鎳納米顆粒的復合材料。所制備的材料采用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、氮氣吸脫附等溫線、

5、X射線粉末衍射（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）等手段進行了詳細的表征。在高溫煅燒過程中所形成的類石墨烯泡沫狀三維多孔碳結構材料對葡萄糖的氧化表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化性能。這主要歸因于材料本身所具有的獨特的催化活性位點、良好的電子傳輸能力。三維泡沫狀多孔碳與金屬鎳納米粒子的復合材料檢測葡萄糖的線性范圍是15.84μM6.48mM，檢出限為4.8μM。本研究為制備基于多孔碳材料的新型電化學傳感器提供了新思路。2基于生物碳KSC和MOFs復合

6、衍生并并通過簡單的熱分解法制得的銅納米材料并應用于無酶葡萄糖傳感。通過掃描電子顯微鏡，X射線粉末衍射和電化學技術等方法對所制備的材料進行表征，結果表明熱分解前后始終保持原始的形貌，形成的銅納米顆粒嵌入在三維碳材料里面，并形成類似蟻丘狀的結構。由于最終材料的大比表面積和高催化活性，從而使得基于3DKSC銅納米顆粒所制備的無酶葡萄糖電化學傳感器具有較寬的線性范圍（1.91μM5.62mM）和較低的檢出限（0.57μM）?；?DKSC銅納米