多酸基復合修飾電極的制備及其電催化和光電催化性能研究.pdf

1、化學修飾電極是指通過各種方法有目的地將具有優良物理/化學性質的分子、離子、聚合物固定在電極表面,從而得到的具有某些特定功能的一類電極?；瘜W修飾電極具有較高的靈敏度和優越的選擇性,現已被廣泛的用于電分析測試中。因而選用不同材料、不同修飾方法構筑的新型化學修飾電極必將為其在傳感器、催化等領域的發展和應用奠定理論和實驗基礎。
　　 多金屬氧酸鹽(簡稱多酸)是一類具有獨特的結構和豐富的物理化學性質的金屬氧簇化合物。這類化合物的一個主要特

2、點是可以經歷一系列可逆的、多步的多電子轉移過程。多酸具有豐富的氧化還原性質,非常適合作為修飾電極的材料和電催化劑。因此,設計和開發基于多酸的修飾電極,擴展多酸基修飾電極在電催化、光電催化方面的應用具有重要意義。
　　 本論文以多酸為活性組分,結合碳納米管和納米二氧化鈦獨特的物理化學性質,通過自組裝技術和溶膠-凝膠技術構筑了新型多酸基化學修飾電極,并將其應用于化學小分子和生物活性分子的電催化、光電催化性能研究。具體內容如下:

3、>　　 1.通過交替沉積自組裝技術將釩取代的Dawson型鎢磷酸K8P2W16V2O62修飾到ITO電極表面。利用循環伏安法詳細研究了該電極的電化學行為和穩定性。該電極同時具有對碘酸根的催化還原和對肼的催化氧化能力。計時電流法研究表明該電極對催化氧化肼的響應速度快,檢出限低。該工作首次實現了利用多酸基修飾電極對肼的電催化作用,擴展了多酸基修飾電極在電催化方面的應用。
　　 2.利用雜多酸良好的電催化能力和碳納米管優良的導電性,

4、構建了基于雜多酸/碳納米管的納米復合膜修飾電極。文中首先通過動電位沉積法將 Keggin型雜多酸H2SiMo12O40修飾到玻碳電極表面,然后再利用電化學自組裝法將碳納米管修飾到電極上,并用紫外可見光譜和電化學方法對該修飾電極的形成過程進行了監測和表征。采用循環伏安法對復合膜修飾電極的電催化性能進行了研究。結果表明,該修飾電極的制備方法可以實現多酸在CNTs表面的有效固定,得到的修飾電極穩定性高,重現性好,并且具有較高的催化活性。

5、>　　 3.首次將雜多鎢酸鹽(P2W18)和碳納米管修飾到玻碳電極表面并可以保持良好的電化學和電催化活性。文中以殼聚糖為分散劑,得到了穩定的碳納米管-殼聚糖復合物,然后通過靜電自組裝方法制備了P2W18/碳納米管-殼聚糖修飾電極。采用循環伏安和交流阻抗譜詳細研究了該復合物修飾電極的電化學性質及其對過硫酸根和碘酸根的電催化作用。研究表明,碳納米管的引入增強了膜的導電性,增大了電極的比表面積,提高了P2W18的表面覆蓋度。同時該方法極大的

6、提高了多酸/碳納米管修飾電極的靈敏度和穩定性。
　　 4.采用溶膠-凝膠法結合旋涂技術制備了鎢磷酸-銳鈦礦納米復合膜(H3PW12O40-TiO2)修飾電極,研究了其在Na2SO4溶液中的光電化學性能。測試結果表明H3PW12O40-TiO2具有良好的光電化學性能。H3PW12O40與TiO2復合后,TiO2表面的光生電子和空穴的快速復合被有效的抑制,從而提高了TiO2的光電性能。氨基酸是生物大分子蛋白質的基本組成單元,對其進行