MOFs衍生材料的制备及在电分析和类酶催化中的应用研究

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由于具有可控的组分,结构和孔径,金属有机框架(MOFs)的出现在许多领域引起了广泛关注,例如催化,能量储存与转换,传感器和环境工程等。利用MOFs作为前驱体制备出的多孔碳、金属氧化物、金属磷化物和金属/碳等多种衍生材料,不仅可以继承MOFs的优点,同时还表现出优异的特性,近年来已成为多功能纳米材料的一个重要研究方向。因此,我们以ZIF-8和MOF-74为基础,分别合成了多孔碳/还原氧化石墨烯复合材料和CoMn双金属氧化物,并对其在电化学和类酶催化中的应用进行了研究。在体系一中,我们通过在惰性气体氛围中800°C下热解ZIF-8多孔碳得到多孔碳材料(记为Z-800)。然后通过直接电沉积Z-800和氧化石墨烯(GO)混合液得到多孔碳/还原的氧化石墨烯杂化材料Z-800/rGO。Z-800是一种N掺杂的具有良好导电性和电催化活性的材料。在电分析过程中,Z-800还可以促进传质作用,以及有效防止石墨烯聚集。利用这种杂化材料修饰在玻碳电极(GCE)表面,制得一种用来检测氯霉素(CAP)的电化学传感器。此外,这种方法提供了一种制备多孔碳/还原的氧化石墨烯杂化材料的电化学传感器的新思路。在体系二中,我们以双金属MnCo-MOF-74为前体,在空气氛围中300°C下热解后得到一种类Co3O4的钴锰双金属氧化物Mn/CoO-C。我们以其为基础构建了H2O2电化学和比色的双平台无酶检测系统。另外,Mn/CoO-C还具有葡萄糖氧化酶的催化活性,可以作为一种“串联酶”催化葡萄糖与TMB的级联反应,用于比色检测葡萄糖。与Co单金属氧化物相比,Mn/CoO-C表现出更高的催化活性,这与双金属之间的耦合作用有关。
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