有序介孔碳基材料的制备和电化学研究

【摘要】有序介孔碳（OMC）材料具有高的比表面积、大的孔体积、有序的孔径分布、良好的导电性和催化活性，被广泛应用于电化学传感器领域。此外，其高比表面积和有序的介孔孔道结构可作为新型催化剂载体和纳米反应器，用于限制纳米粒子生长，防止纳米粒子聚集，便于得到分散性良好的纳米粒子。OMC具有优良的电化学性能，高分散纳米粒子具有良好的催化活性，二者结合所制备的复合材料可能具有很好的电化学性能，在催化和电分析领域的应用将会受到越来越多的重视。本论文中，我们对有序介孔碳基功能材料的制备、催化和电分析性能进行了系统的研究。具体研究内容如下：（1）利用硬模板法制备了高比表面积（1600m2/g）、大孔体积（1.6cm3/g）和开放孔结构的有序介孔碳材料。以合成的介孔碳为电极材料制备了修饰电极，采用微分脉冲伏安法(DPV)系统研究了酪氨酸和半胱氨酸在修饰电极上的电化学行为。实验结果表明，在pH7.4时，该电极能够同时区分酪氨酸和半胱氨酸，并且在半胱氨酸存在下，可选择性检测酪氨酸，具有很强的抗干扰能力。（2）采用双溶剂方法，制备了超小氧化铜纳米粒子（UCNs）/介孔碳复合材料。其中，介孔碳的有序孔道作为纳米反应器，用于限制氧化铜纳米粒子的生长；正己烷作为溶剂分散OMC，硝酸铜作为纳米粒子前驱体。双溶剂之间的界面张力使反应前驱体溶液进入孔道中，通过原位加热处理，得到了超小氧化铜纳米粒子（UCNs）/介孔碳复合材料（UCNs@OMC）。UCNs@OMC既有良好的电催化活性，又保留了介孔碳的二维孔道结构，利于电子传输。基于复合材料的葡萄糖传感器表现出较高的灵敏度和选择性。（3）首先，双溶剂法制备了介孔二氧化硅（SBA-15）/氧化铜复合材料；然后，以此复合材料为模板，糠醇为碳源，制备了铜/介孔碳复合材料（Cu/OMC）。该复合材料具有高比表面积和良好的有序度。其中，铜纳米结构高度分散在介孔碳的碳棒里面，Cu/OMC表现出了很好的电催化活性，实现了对无酶葡萄糖高灵敏度和选择性检测。
【作者】吴鸿敏；
【导师】宋文波；
【作者基本信息】吉林大学，分析化学，2014，硕士
【关键词】有序介孔碳；纳米粒子；复合材料；电化学传感器；

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