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化学修饰电极是当前分析电化学十分活跃的研究领域之一。金属纳米修饰电极由于其制备方法简单、简便、电极使用寿命长的特点,且具有特殊的立体微观结构等优点而得到广泛的研究和应用。目前,金属纳米修饰电极的研究已涉及到化学、材料学、物理学及生物学等诸多领域,它不仅在分析化学、生物电化学等基础研究方面具有重要的意义,同时,在生命科学、环境科学和能源科学等领域也有着重要的应用前景。
本文围绕电沉积纳米铜构建新型的电化学传感器,主要开展了以下部分的工作。
一、树枝状铜修饰电极
采用电化学沉积方法在玻碳电极上合成了树枝状纳米铜(Cu-DNWs)。Cu-DNWs的合成与沉积电位(Eappl)、电解液的pH值、电解液温度,以及溶液中Cu2+和柠檬酸根的离子有密切关系。所合成树枝状纳米铜的(111)晶面的峰很尖锐,强度最大,而晶面(200)和晶面(220)的峰值就比较小,强度很弱。所制备的树枝状纳米铜电极具有响应速度快、灵敏度高、线性范围宽等特点。
二、银纳米修饰电极
采用电化学沉积方法在玻碳电极上首先合成单层纳米铜薄膜,然后经过置换反应,牺牲铜模板法制备银纳米修饰电极,用电子扫描显微镜来表征了电极表面银纳米粒子的形貌,用X射线衍射技术表征了银纳米粒子的晶体结构。银纳米修饰电极对硝酸根的催化有着较高的灵敏度,检测限:0.035 mM(S/N=3)。
三、MP-11/Cysteamine/Au修饰电极
利用电沉积制得铜模板,经过置换反应在玻碳电极上形成一层多孔纳米金膜。该金膜具有较大的比表面积,可以作为基底用来吸附固定氧化还原蛋白MP-11(microperoxidase-11,微过氧化物酶-11),构建一种新颖的过氧化氢(H2O2)的生物传感器。通过电子扫描显微镜(SEM)对电沉积制备的铜模板和制得的多孔纳米金膜的形貌进行了表征,并且利用X射线衍射技术,对它们的晶格取向进行了表征。另外,利用循环伏安技术对不同的电极作为检测过氧化氢的传感器的性能进行了比较,并且对MP-11/Cysteamine/Au修饰电极制备过程中每一步制得的修饰电极对氧气的还原进行了研究和比较。