MOFs復合材料的電化學傳感研究.pdf

1、從金屬-有機框架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）材料的誕生到現在的十幾年中，MOFs材料得到了前所未有的發展。其結構是由金屬離子簇作為節點，通過配位鍵與有機配體橋連接自組裝形成的有機無機晶體材料，因此兼備了有機和無機材料的共同優點。與傳統意義上的多孔材料相比，MOFs是一種具有多孔結構的新型晶體材料，是目前發現的具有超大比表面積之一的材料，并且具有孔徑大小的可調節性、大孔隙率、擁有高密度且分布均勻的金屬活性

2、位點、良好的穩定性、有序性、可修飾性及良好的催化性等特點，基于這些特點使其在氣體分離儲存、催化及傳感等領域有著潛在的應用，因此，根據這些特點與具有快速靈敏優勢的電化學相結合制備基于MOFs材料的新型電化學傳感器是很有可能的。目前已有很少量基于MOFs材料在電化學傳感方面的報道，但是，由于MOFs材料自身的弱導電性和內部活性位點暴露不充分限制了其在電化學傳感領域的應用。本文選用了一種較為經典的 Co基 MOFs（ZIF-9），將具有良好導

3、電性的碳基材料與優良電化學仿生催化特性的雜環化合物卟啉引入其中，致力于解決MOFs的弱導電性和內部活性位點不充分暴露性，同時將其應用到電化學傳感器領域，實現了對硝基苯（NB）和葡萄糖（GL）的高靈敏檢測，并對制備的復合材料及其電化學行為做了詳細的研究。為提高催化材料內部活性位點利用率及MOFs材料在電化學傳感領域的進一步應用提供了一定的借鑒意義。本論文主要由以下四部分構成。
　　第一章緒論
　　本章綜述了MOFs材料的概念，

4、性質和特點，以及基于MOFs材料的發展現狀與發展前景，重點介紹了MOFs材料在傳感領域的研究進展。同時，還簡單介紹了MOFs的主要制備方法，此外，還簡單介紹了碳基材料與卟啉的性質與特點，并總結了卟啉合成的方法及分析了不同方法的優缺點，最后引出本文研究目的、研究意義，研究內容及創新點。
　　第二章5，10，15，20-四（4-羧基苯基）卟啉（TCPP）及其金屬配合物的合成與表征
　　本章中我們通過使用對醛基苯甲酸甲酯在改變部分

5、條件的情況下，通過Adler-Longo方法成功合成了5，10，15，20-四（4-羧基苯基）卟啉（TCPP）及其金屬配合物。實驗證明，較使用對羧基苯甲醛為原料的方法提高了產率，降低了分離純化的難度，并使用核磁共振氫譜，紅外光譜，紫外可見吸收光譜對卟啉的結構和性質進行了表征與研究。同時，通過此方法合成金屬配位的TCPP作為有機配體為制備雙金屬卟啉基MOFs材料提供了一定的可行性。
　　第三章 MWCNTs@Co-MOFs/GN的制

6、備及電化學性質的研究
　　本章中成功制備了 MWCNTs@Co-MOFs/GN的新材料，并用 SEM、TE M、EDS、FT-IR等技術對材料進行了表征。結果證明，我們成功的將多壁碳納米管（MWCNTs）穿插在Co-MOFs材料內部，制備出MWCNTs@Co-MOFs，該方法使Co-MOFs內部的活性位點得到充分的利用，而不是單純利用Co-MOFs材料的表面活性位點，并且從根本上改變了 Co-MOFs材料的導電性。然后將 MWCN

7、Ts@Co-MOFs通過超聲的方法負載到石墨烯（GN）上，除了進一步提升Co-MOFs的導電性外，MWCNTs與 GN形成的網狀結構也有利于電子與離子的傳輸，從而再次提升了Co-MOFs電催化性能，較好的實現了對硝基苯（NB）的電化學檢測。
　　第四章 Co-TCPP/MWCNTs@Co-MOFs的制備及電化學性質的研究
　　本章在前一章的研究基礎上制備了Co-TCPP/MWCNTs@Co-MOFs的新材料，在 MOFs內部