鐵鈷金屬氧化物納米復合材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、納米材料由于擁有納米量級的尺寸優勢，致使其在光﹑熱﹑電﹑力及磁學等方面都呈現出嶄新的特性。納米材料的諸多優點也致使由微觀納米粒子構成的體系中呈現出許多與宏觀材料體系所屬性質不同的新特性，這就使得人們對于自然科學系統的全面認識又步入了一個新的層次。隨著新型納米材料的研究過程的不斷發展，過渡金屬氧化物及其復合材料受到人們的密切關注。由于性能卓越，過渡金屬氧化物所具有的潛在需求及其廣闊的發展空間使其在電化學催化和生物傳感等諸多領域具有毋庸置疑

2、的重要性。此外，石墨烯由于具有非同尋常的優良性能，已經在納米科學領域做出了卓越的貢獻。納米金屬氧化物與石墨烯的復合在彌補了二者不足的同時彰顯了材料各自的特性，不僅拓展了過渡金屬納米復合材料的研究，也開辟了新型材料更有價值的應用前景。
　　本研究主要內容包括：⑴采用電化學沉積法在FTO導電玻璃基底上首次制備了具有一定厚度且形貌可控的鐵摻雜的四氧化三鈷薄膜。通過多種表征方法如SEM、TEM、XRD、XPS等對該材料的形貌、成分、晶型、

3、價態等方面進行了系統的表征。探討了不同沉積條件及退火溫度對薄膜結構與性能的影響。所得的鐵摻雜的四氧化三鈷納米薄膜表現出良好的氧還原催化活性。研究表明，鐵的摻雜增加了材料中氧還原催化活性中心并且改善了薄膜對氧氣的吸附性能。⑵采用改進的Hummers法制備得到氧化石墨烯，進而通過化學一步還原法最終制得石墨烯/鐵鈷納米復合材料，并對其進行物理表征和電化學測試。將該納米復合材料用于構建H2O2無酶電化學傳感器。實驗結果表明，用石墨烯/鐵鈷納米復

4、合材料制備所得的該傳感器具有響應速度快、靈敏度高、線性范圍寬、檢出限低等特點。對 H2O2響應的濃度線性范圍為2.0μM~3.2mM，檢測限是1.0×10?7 M(S/N=3)。⑶借助簡單易操作的化學還原法，制備得到石墨烯/鐵鈷納米復合材料修飾電極，采用陽極溶出伏安法對環境水樣中的Cd2+進行測定。同時考察了不同緩沖溶液、pH值、富集電位、富集時間、振幅和頻率等條件對Cd2+測定的影響。實驗結果表明，在最優條件下，Cd2+的響應電流與其