多孔电极材料的新法制备及电催化与分析应用

来源 :湖南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:stevenyhiker
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多孔铂电极性能优良、用途广泛,现有文献中主要采用的制备方法有模板法、无模板法以及去合金化法。在以聚合物为模板的制备方法中,常用不导电或者无电活性的物质为模板。本文在综述电化学石英晶体微天平(EQCM)、聚苯胺(PANI)和多孔金属材料的基础上,提出了一种新颖的以导电聚合物——PANI为模板,利用HN03或洗液选择性去除PANI制备三维孔状铂膜电极的方法。然后将该修饰电极用于高灵敏度生物传感界面的构建以及甲醇的电催化氧化,取得了初步的成果。主要内容如下:1.在处理好的玻碳电极(GCE)上先聚合一层PANI膜,接着用恒电位法沉积一层铂,然后利用HN03选择性去除PANI,在GCE上成功制备了三维孔状薄膜(Ptpor/GCE)。用EQCM实时监测了电极的制备过程,研究了H2PtC16与PANI之间的相互作用并提出了可能的作用机理。EQCM数据表明,两者间的作用以氧化还原效应和配位效应为主。此外,研究了Ptpor/GCE对H202的电催化性能,并与PANI溶解前的电极(Pt/PANI/GCE)以及H2PtCl6单组份常规电沉积法所制备的电极(Ptcon/GCE)的催化活性进行了比较。结果表明Ptpor/GCE的催化效果最好,检测H2O2氧化电流的灵敏度为414μA cm-2 mM-1、检测下限为9 nM。由此构建的壳聚糖-葡萄糖氧化酶/Ptpor/GCE在0.6 V下检测葡萄糖的灵敏度高达93.4μA cm-2mM-1。2.在处理好的QCM金电极上,共沉积一层PANI-Pt膜,然后用洗液选择性除去PANI,制备了三维多孔铂膜(Ptpor/Au)。用EQCM监测了电极的修饰过程并结合Sauerbrey方程求出了修饰膜层的质量。探讨了苯胺与H2PtCl6在酸性、中性以及碱性溶液中共沉积制备的Ptpor的催化性能,实验发现酸性条件下制得的Ptpor/Au电极催化效果最好。基于此,比较了Ptpor/Au、PANI-Pt/Au以及Ptcon/Au电极对H202的催化活性。结果表明,Ptpor/Au电极的催化性能最好,在等质量铂的情况下,Ptpor/Au电极的催化活性较Ptcon/Au电极提高了约4.6倍。由此,我们构建了一高灵敏的H202传感器,0.5 V下Ptpor/Au电极催化H2O2氧化电流的灵敏度为323μA cm-2 mM-1,检测限为5nM(S/N=3)。3.在处理好的QCM金电极上,于酸性介质中共沉积一层PANI-Pt-Ru膜,然后用洗液选择性除去PANI,制备了三维多孔铂-钌合金膜(Pt-Rupor/Au)并研究了该修饰电极在碱性溶液中对甲醇的电催化氧化。结果表明Pt-Rupor/Au电极在碱性溶液中对甲醇的电催化氧化活性很高,其催化活性比Ptpor/Au电极提高了约75%,同时也是常规电沉积法制备的铂-钌修饰的金电极(Pt-Rucon/Au)的2.33倍。此外,Pt-Rupor/Au电极的稳定性也比Ptpor/Au和Pt-Rucon/Au电极好。
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