硫氮共掺杂石墨烯修饰电极的制备及电化学性能研究

以天然鳞片石墨为原料,采用改进的Hummers法制备了氧化石墨(GO),以GO和硫氰酸铵为前驱体,采用一步水热法制备了硫氮共掺杂石墨烯(SNG)。X射线衍射、扫描电子显微镜和拉曼光谱分析结果显示,硫和氮成功掺入石墨烯晶格中,SNG表面褶皱明显且形成了三维孔道结构。通过交流阻抗、循环伏安法和差分脉冲伏安法考察了对苯二酚(HQ)、邻苯二酚(CC)和间苯二酚(RC)在修饰玻碳电极(SNG-180/GCE)上的电化学行为。结果表明:硫氮共掺杂能有效改善石墨烯的电化学性能,修饰电极实现了对HQ、CC和RC的同时检测,线性范围在5.5~43.06μmol/L和90.91~245.28μmol/L之间,检出限为1.83μmol/L(信噪比为3)。     

掺氮石墨烯的溶剂热制备及对抗坏血酸氧化的电催化性能

以Hummers方法制备的氧化石墨烯为前驱体,在乙二胺和水的混合溶剂热条件下(150℃,8h)合成了掺氮石墨烯(NG)。通过XRD、FT-IR、XPS和电化学阻抗谱研究了掺氮石墨烯的结构和电化学性能。结果表明,通过溶剂热反应在石墨烯表面引入C—N,N—H等含氮基团。乙二胺不仅能对氧化石墨烯进行部分还原,而且还能对其进行掺氮功能修饰。电化学阻抗谱研究表明,掺氮石墨烯(NG)的电子转移阻抗明显小于相同条件下水热还原制备的石墨烯,说明功能修饰石墨烯大大改善了电子转移速率。将掺氮石墨烯修饰电极应用于对抗坏血酸的电化学检测,检出限达1.0×10-5~2.8×10-2 mol/L,最低检测限(3σ/slope)为1.7×10-7 mol/L。     

石墨烯支持Pt纳米粒子修饰电极的制备及电催化活性研究

采用一步电化学法制备了石墨烯支持Pt纳米粒子修饰电极(Nano-Pt/ERGO/GCE),利用交流阻抗研究了电极的性能以及该修饰电极的电催化活性。结果表明,采用循环伏安法制备石墨烯支持Pt纳米粒子,具有制备方法简单且纳米粒子粒径可控等优点。与单独的Pt纳米粒子修饰电极相比,Nano-Pt/ERGO/GCE电极表面Pt粒子分布更均匀,对甲醇的氧化具有极强的电催化活性。研究成果在甲醇燃料电池的研发中具有潜在的应用价值。     

电化学法直接制备石墨烯/纳米金复合膜修饰电极及用于水中Cr(Ⅵ)检测

采用电还原氧化石墨烯(ERGO)和电沉积纳米金(AuNPs)粒子的方法修饰玻碳电极(GCE),直接制得ERGO/AuNPs/GCE复合膜修饰电极。探究了Cr(Ⅵ)在此修饰电极上的电化学行为。用扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安法(CV)、电化学交流阻抗法(EIS)对修饰电极进行了表征。结果表明:ERGO/AuNPs/GCE复合膜修饰电极具有较大的电活性表面积和良好的电子传递能力。在最优条件下,即金的沉积电位及沉积时间分别为-0.4V和120s,1mg/mL的氧化石墨烯的滴涂量为3μL,制得的ERGO/AuNPs/GCE复合膜修饰电极,能实现对水体中Cr(Ⅵ)的高效、快速检测,检测限为0.3μmol/L,线性范围为1~100μmol/L。     

不同氮源对掺氮石墨烯的结构和性能的影响

先用改进的Hummers方法冷冻干燥制备氧化石墨(GO),再分别以水合肼、氨水、乙二胺、尿素作为掺氮剂和还原剂用一步水热法合成掺氮石墨烯。使用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、同步热重分析(TGA)、氮气吸脱附分析等手段表征了样品的微观结构和形貌,应用循环伏安、电化学交流阻抗、恒流等充放电技术测试了样品的电化学性能。结果表明:四种掺氮剂皆能有效还原GO,制备出掺氮含量(质量分数)分别为4.99%,6.35%,7.70%和9.18%的石墨烯。氮元素以"pyridinic N"、"pyrrolic N"、"graphitic N"三种形式掺杂到石墨烯的晶格中。由乙二胺和尿素还原制备的掺氮石墨烯比电容可达187.6 F·g~(-1)和191.6 F·g~(-1),电化学性能最高。     

武术训练对多巴胺在纳米金修饰微玻碳电极上的电化学行为变化研究

目的：建立运动活性物质多巴胺（DA）在纳米金修饰微玻碳电极（NG／GCE）上的检测技术在武术训练中的应有。方法：应用循环伏安法（CV）研究人体运动应急激素DA在纳米金修饰微玻碳电极上的电催化反应及定量测定。     

可溶性淀粉/三维氮掺杂石墨烯电化学性能研究

采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再以GO为前驱体,尿素为掺杂剂,通过绿色、经济、简便的水热法制备了氮掺杂石墨烯;采用水热法,以尿素为掺杂剂,并加入可溶性淀粉,制备了三维氮掺杂石墨烯。加入可溶性淀粉后形成的三维结构进一步提高了氮掺杂石墨烯的电化学性能。可溶性淀粉/三维氮掺杂石墨烯复合材料修饰的电极,表面电化学反应迅速,电子转移过程主要受扩散过程控制。在GO/可溶性淀粉(质量比)为2∶1时,制备的可溶性淀粉/三维氮掺杂石墨烯具备良好的电化学稳定性,且电子迁移速率优异。     

纳米TiO2/还原石墨烯复合修饰电极用于食品中 柠檬黄的检测

为了检测食品中柠檬黄的含量,利用滴涂法和电化学还原法制备纳米TiO_2/还原石墨烯复合修饰玻碳电极(TiO_2-Er GO/GCE)。采用透射电子显微镜和X射线粉末衍射仪对TiO_2和TiO_2-GO两种修饰电极材料进行表征;通过循环伏安法观察了柠檬黄在不同电极上的电化学行为,并对检测条件如p H值、富集电位、富集时间进行了优化。实验结果表明:TiO_2-Er GO/GCE增大了电极的电化学活性面积,提高了柠檬黄的电化学氧化响应;最优的检测条件为p H值为3.7、富集电位为-0.20 V、富集时间为180 s;在最优的检测条件下,采用线性扫描伏安法检测柠檬黄的线性范围为2.0×10-8~2.0×10-5 mol/L,检测限为8.0×10-9 mol/L(信噪比为3)。     

铁氰化铈/还原石墨烯纳米材料的制备及其对水合肼的电化学检测

通过电沉积的方法,在玻碳电极表面上沉积铁氰化铈/石墨烯(Ce HCF/RGO)纳米复合材料。用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行表征,发现其粒径大小均一。用循环伏安法(CV)研究水合肼在不同电极的电化学行为。结果表明,与RGO修饰电极(RGO/GCE)和铁氰化铈修饰电极(Ce HCF/GCE)相比,铁氰化铈/石墨烯复合物修饰电极对水合肼具有更好的电催化氧化性能。在一定条件下,它对水合肼响应的线性范围为2.87×10~(-7)~8.56×10~(-4)mol/L,检出限为8.5×10~(-8)mol/L。可用于水合肼的电化学传感检测。     

氮掺杂石墨烯的制备及其电催化氧气还原性能

通过改良Hummers法制备氧化石墨(Graphite oxide,GO),采用爆炸辅助还原法将GO还原剥离并原位掺杂得到氮掺杂石墨烯(Nitrogen-doped graphene,N-RGO)。采用TEM、SEM、FI-IR、XPS、XRD及Raman等分析手段对N-RGO的形貌、组成以及结构进行了表征,利用旋转环盘电极技术测试了其电催化氧气还原活性。TEM和SEM结果表明,爆炸条件下GO被很好地剥离开来,得到只有几层厚度的石墨烯;FI-IR及XPS结果表明,GO中大部分含氧官能团被脱除,C/O原子比达到26.2,是目前所得GO还原程度非常高的方法之一,且氮元素成功掺杂进石墨烯晶格中,掺杂氮的原子质量分数约为2.11%;电化学测试结果显示,氧气还原的极限扩散电流由非氮掺杂石墨烯(Reduced graphene oxide,RGO)的0.24mA提高到N-RGO的0.49 mA,尽管爆炸辅助还原得到的RGO对氧气还原也显示出较好的催化活性,但掺杂之后的N-RGO具有更高的催化活性。     

通过与氧化石墨烯复合增强金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化析氢性能

采用溶剂热法制备了金属有机框架材料MOF(Ni)-74及其与氧化石墨烯(GO)的复合材料MOF(Ni)-GO,并利用线性伏安扫描(LSV)等电化学方法在N_2饱和的0.5mol/L H_2SO_4溶液中对材料的电催化性能进行了检测。实验结果表明,GO的掺杂能显著提升金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化活性。其中GO含量为8%时,所得复合材料表现出最好的电催化析氢活性,起始电势仅为-0.462V,塔菲尔斜率为110mV/dec,同时该材料也表现出很好的电化学稳定性。     

通过与氧化石墨烯复合增强金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化析氢性能

采用溶剂热法制备了金属有机框架材料 MOF(Ni)-74及其与氧化石墨烯(GO)的复合材料 MOF(Ni)-GO,并利用线性伏安扫描(LSV)等电化学方法在 N2饱和的0.5 mol/L H2SO4溶液中对材料的电催化性能进行了检测.实验结果表明,GO 的掺杂能显著提升金属有机框架材料 MOF(Ni)-74的电催化活性.其中 GO 含量为8%时,所得复合材料表现出最好的电催化析氢活性,起始电势仅为-0.462 V,塔菲尔斜率为110 mV/dec,同时该材料也表现出很好的电化学稳定性.     

石墨烯/还原石墨烯修饰对CdS/FTO复合电极光电响应和稳定性的影响

采用水热沉积法制备了CdS/FTO玻璃复合光电材料,并进一步通过吸附-热处理法将GO、r-GO修饰至该光电活性材料表面,通过场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FTIR)等对该复合电极的形貌和结构进行了表征,使用电化学工作站、原子吸收分光光度计检测了材料的光电性能和稳定性。结果表明,石墨烯材料修饰对CdS的光电效果提升明显,经GO、r-GO修饰后的的CdS复合电极的最大光生电流密度分别提高至修饰前的1.73和1.47倍,电极的稳定性也得到显著增强,3 600s光照后,光电流密度保持率可达73%,远超未修饰电极的33%,且CdS的颗粒状态没有明显变化。     

超薄金修饰的钯电极用于乙醇安培传感研究

超薄贵金属膜具有独特的结构和功能,创新其制备方法,拓展其电 化学应用具有重要意义。通过在镀 Pd 的玻碳电极（GCE）上电沉积欠导电 Se 超薄膜并作为模板,再与 HAuCl 4 进行原电池置换反应,制备了超薄 Au 膜修饰的镀 Pd 电极（Au Se /Pd/GCE）,并在碱性条件下采用循环伏安法研究 了 Au Se /Pd/GCE 对乙醇的电催化氧化性能影响,并构建了乙醇安培传感器。 研究表明,与裸 Pd 电极相比,Au Se /Pd/GCE 对乙醇的电催化氧化活性更高; 在最优条件下,修饰电极对乙醇的线性检测范围为 0.025~10.000 mmol·L -1,灵敏度为 0.94 (mA·cm -2)/(mmol·L-1),优于多数已报道的方法。此种以欠导电物质均匀电沉积薄膜为模板,采用原电池置换反应制备超薄贵金属膜的新 方法有望在纳米电催化剂的制备及电催化与电分析研究中广泛应用。     

基于碲膜置换制备粗糙金电极的无酶葡萄糖 电化学传感器

高粗糙度薄层贵金属纳米结构的界面组装对研制高性能的电化学传感器具有重要意义。以玻碳电极(GCE)上电沉积锯齿状形貌的半导体碲(Te)膜为模板,再将其与HAuCl_4进行原电池置换反应,制备了条棒状的粗糙Au薄膜修饰电极(AuTe-R/GCE)。在碱性环境中采用循环伏安法研究了AuTe-R/GCE对葡萄糖的电催化氧化性能,并藉此构建了无酶葡萄糖电化学传感器。结果表明,与普通的镀金GCE(Aucon/GCE)和裸Au电极相比,AuTe-R/GCE对葡萄糖的电催化氧化活性更高;在最优条件下,采用恒电位计时安培法检测了葡萄糖浓度,AuTe-R/GCE对葡萄糖的线性检测范围(LDR)为0.01～2.00 mmol·L~(-1),灵敏度为3.8 mA·mmol~(-1)·cm~(-2),检测下限(LOD)为55 nmol·L~(-1);且该无酶葡萄糖电化学传感器抗干扰能力强,稳定性好。以半导体碲膜制备特定形貌与高粗糙度薄层纳米Au的方法具有简便、快捷和低成本等优点,有望在高活性纳米电催化剂的界面组装及其电化学性能研究中被广泛应用。     

一步热解合成氮掺杂石墨烯载钴纳米粒子及其对氧还原反应的电催化性能

采用便捷的一步热解途径合成了氮掺杂石墨烯载钴纳米粒子(Co/NG),并表征了其结构、形貌和表面性质,进一步评价了Co/NG作为阴极催化剂对氧还原反应的电催化性能。透射电镜(TEM)和X射线粉末衍射(XRD)谱分析显示平均粒径21.4nm的Co纳米粒子较均匀地分散在三维多孔状石墨烯上。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,Co/NG存在两类含氮组分,即吡啶氮和吡咯氮。电化学测试结果显示,Co/NG催化剂在碱性介质中对氧还原反应的起始还原电位约-0.049V,极限电流密度为5.9mA/cm~2。其电催化活性与商业化Pt/C相当。     

功能化石墨烯多层膜载金催化剂的制备及其对肼的电催化氧化

以聚二甲基二烯丙基氯化铵功能化石墨烯(PDDA-GNs)和磷钼酸功能化石墨烯(PMo₁₂-GNs)为原料,利用层层自组装法制备了功能化石墨烯多层膜({PDDA-GNs/PMo₁₂-GNs}),以此多层膜为载体,通过恒电位电沉积法制备功能化石墨烯多层膜载金催化剂(Au/{PDDA-GNs/PMo₁₂-GNs}_n)。采用XRD、XPS和SEM等表征Au/{PDDA-GNs/PMo₁₂-GNs}_n催化剂的组成、结构和形貌。结果表明:实验成功制备了Au/{PDDA-GNs/PMo₁₂-GNs}_n催化剂,且多层膜载体改善了Au粒子的分散性。利用循环伏安(CV)、计时电流(It)和交流阻抗(EIS)等评价催化剂对肼氧化的电催化性能。结果表明,Au/{PDDA-GNs/PMo₁₂-GNs}_n催化剂使肼氧化的电催化活性和稳定性得到很大提高。与Au/玻碳电极(GCE)相比,Au/{PDDA-GNs/PMo₁₂-GNs}_n催化肼氧化反应的峰电流密度从0.46 mA/cm2提高到0.87 mA/cm2,600 s时的稳态电流密度是Au/GCE的2.5倍。      

氮掺杂TiO2纳米管电极制备及可见光电催化活性

采用氮气中500℃和600℃热处理由阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列,制备了氮掺杂TiO2纳米管阵列电极.分别用环境扫描电镜(ESEM)、X射线光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)和紫外可见漫反射吸收光谱对电极进行了表征.结果表明氮成功地掺入TiO2纳米管中.氮的引入使所制备的电极表现出可见光电催化活性,其中氮气中500℃下热处理得到的TiO2纳米管阵列电极表现出最好的可见光电催化活性.     

直链烷基修饰的疏水氧化石墨烯的制备与表征

利用十二烷基异氰酸酯上异氰酸酯基的高反应活性与氧化石墨烯(GO)上的羟基、羧基进行反应,在氧化石墨烯边缘接枝疏水性的高分子长链制备了直链烷基修饰的疏水氧化石墨烯(C12-GO)。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及原子力显微镜(AFM)对已修饰材料的结构和形貌进行了表征,结果表明,长链烷基成功接枝到GO上。与GO相比,经长链烷基修饰的氧化石墨烯呈现出明显的疏水性。     

电沉积Mb-SA-GR修饰离子液体碳糊电极的制备及电催化性能

采用电沉积法将肌红蛋白(Mb)、海藻酸钠(SA)和石墨烯(GR)混合物沉积到离子液体碳糊电极(CILE)上,制备了修饰电极(Nafion/Mb-SA-GR/CILE),并利用红外光谱、紫外光谱和扫描电镜对此修饰电极材料的结构和形貌进行了表征。同时考察了该修饰电极在pH=7.0的磷酸缓冲溶液中的电化学性能和对三氯乙酸(TCA)的电催化性能。结果表明:SA-GR复合膜具有良好的生物相容性和导电性能,其电子转移数为0.701,电子传递系数α为0.359,反应速率常数ks为0.138s-1。Nafion/Mb-GR-SA/CILE对TCA表现出优异的电催化性能,且重现性好,稳定性高。