纳米纤维修饰电极的制备及其电催化性质研究

论文摘要

本论文采用静电纺丝技术制备了纳米纤维修饰的氧化铟-氧化锡（ITO）电极,然后在纤维上面修饰不同物质,研究了它们的电化学和电催化行为,具体内容如下:1.采用静电纺丝技术制得壳聚糖（CS）纳米纤维修饰的ITO电极。首先在电极上面恒电位电沉积聚苯胺（PANI）,制备了PANI/CS纳米纤维修饰的ITO电极,该电极对亚硝酸根的催化活性较高,灵敏度为27.77μA/mM,最低检出限为0.45μM（信噪比为3）。其次,在有聚苯乙烯磺酸钠（PSS）存在的条件下,在CS纳米纤维修饰的ITO电极上恒电位电沉积PANI,制备了PSS-PANI/CS纳米纤维修饰的ITO电极,研究了该电极在中性条件下的电化学行为,结果显示,掺杂PSS的PANI在中性条件下仍存在氧化还原活性,并且对多巴胺（DA）表现出良好的电催化活性,灵敏度为81.48μA/mM,最低检出限为0.70μM（信噪比为3）。这使得该电极有望在中性条件下成为DA的传感器。2.首先采用静电纺丝技术制备CS纳米纤维修饰的ITO电极,然后α-[P2Mo18O62]6-（P2Mo18）阴离子通过静电作用一步自组装到CS纳米纤维修饰的ITO电极上。为了证明该修饰电极在电催化方面的优越性,同时制备了P2Mo18/CS膜修饰ITO电极,研究对比了二者对NO2-的催化性质。计时电流法研究表明,加入等量NO2-后,P2Mo18/CS纳米纤维修饰ITO电极增加的还原电流（16μA）远大于P2Mo18/CS膜电极（0.13μA）,前者的催化效果明显好于后者。P2Mo18/CS纳米纤维修饰ITO电极催化NO2-的灵敏度为73.18μA/mM,最低检出限为0.34μM（信噪比为3）。3.采用静电纺丝技术首先制备了醋酸纤维素（CA）纳米纤维修饰的ITO电极。其次在稳定剂聚烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）的作用下,用化学合成的方法制备了普鲁士蓝纳米粒子（P-PB）。基于静电作用通过一步自组装法将带正电的P-PB纳米颗粒吸附到带负电的CA纳米纤维修饰修饰的ITO电极上,形成纳米结构的薄膜。该薄膜由于纳米粒子和纳米纤维的尺寸效应,对双氧水还原体现出良好的电催化作用,灵敏度为3.02μA/mM,最低检出限为2.41μM（信噪比为3）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 化学修饰电极
• 1.2.1 化学修饰电极的目的
• 1.2.2 化学修饰电极的类别和制备方法
• 1.2.3 化学修饰电极的应用
• 1.3 静电纺丝制备纳米纤维及其应用
• 1.3.1 电纺纳米纤维的简介
• 1.3.2 电纺纳米纤维的应用
• 1.3.3 电纺纳米纤维修饰电极
• 1.4 化学修饰电极的电催化
• 1.4.1 化学修饰电极电催化的简单介绍
• 1.4.2 聚苯胺的电化学及其电催化
• 1.4.3 多金属氧酸盐（POMs）的电化学
• 1.4.4 普鲁士蓝的电化学
• 1.5 本论文选题依据
• 参考文献
• 第二章 PANI/CS,PSS-PANI/CS 纳米纤维修饰ITO 电极的制备及其电催化性质研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器及试剂
• 2.2.2 PANI/CS 和PSS-PANI/CS 纳米纤维修饰ITO 电极的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 扫描电镜（SEM）
• 2.3.2 红外光谱图（FT-IR）
• 2.3.3 PANI/CS 纳米纤维修饰电极的电化学及电催化行为
• 2.3.4 PSS-PANI/CS 纳米纤维修饰电极的电化学行为及电催化活性
• 2.4 小结
• 参考文献
• 第三章 PMo/CS 纳米纤维修饰ITO 电极制备及电催化性质研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器及试剂
• 3.2.2 PMo/CS 纳米纤维修饰ITO 电极的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 扫描电镜（SEM）
• 3.3.2 红外光谱图（FT-IR）
• 3.3.3 元素分析（EDX）
• 3.3.4 PMo/CS 纳米纤维修饰电极的电化学行为还原的电催化活性
• 2Mo₁₈/CS 纳米纤维修饰电极对 NO₂^-还原的电催化活性'>3.3.5 P₂Mo₁₈/CS 纳米纤维修饰电极对 NO₂^-还原的电催化活性
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 P-PB/CA 纳米纤维修饰 ITO 电极的制备及电催化性质研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器及试剂
• 4.2.2 P-PB/CA 纳米纤维的制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 紫外光谱图（UV-Vis）
• 4.3.2 扫描电镜（SEM）
• 4.3.3 P-PB/CA 纳米纤维修饰电极的 X 射线粉末衍射（XRD）
• 4.3.4 元素分析（EDX）
• 4.3.5 P-PB/CA 纤维修饰电极的电化学表征
• 4.3.6 P-PB/CA 纤维修饰电极对 HO还原的电催化活性
• 4.4 小结
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表论文及著作情况