模板法制备多孔阳极氧化铝纳米复合材料修饰电极及其电化学性质和电催化性质的研究

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多孔阳极氧化铝(AAO)模板由相互平行并且垂直于表面的高度有序的纳米管阵列组成,每个纳米孔道都是上下贯通的,无交叉,而且纳米孔的大小、形状可以通过实验条件控制,可以用来修饰不同形式的纳米材料。本文采用了二次阳极氧化法制备了多孔氧化铝膜,并采用模板法制备出新型的多孔氧化铝修饰电极,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和固体紫外等技术对其表面形态进行了表征,同时也对其电化学性质及电催化性能进行了研究。首先,制备了掺杂氧化铜(CuO)溶胶-凝胶的普鲁士蓝(PB)修饰电极即PB-CuO/AAO/GC修饰电极,并对其反应机理,实验条件进行了探究,选择了最佳条件下进行实验。利用SEM及AFM手段对多孔氧化铝膜和模板修饰电极进行了形貌的表征,AAO是由密集的立体六角形晶胞阵列构成的,每个晶胞中心存在一个垂直于铝基的孔,孔道为圆形,其孔径为70nm左右,膜厚度约为13μm。同时对该修饰电极的电化学性质及电催化性能进行了研究,并检测了其催化。PB-CuO/AAO/GC修饰电极,对H2O2响应灵敏,选择性高。最低检测限为9×10-9M(信噪比为3),线性范围0.9331.73mM,相关系数为0.990;线性范围2.0010.7mM,相关系数为0.994,并且能有效地排除一些离子如Ca2+,Mg2+,NO3-,Na+,SO42-,NH4+的干扰。同时对方法的回收率进行了测定,相对标准偏差为1.78%,证明此方法是可行的,利用此方法对泉阳泉实际样品进行了回收率测试,也得到了良好的结果。其次,本实验中采用了以铝为基底的AAO作为基体电极,使用电化学方法沉积了二氧化铅(PbO2)纳米粒子。对此修饰电极进行了XRD及SEM表征,证明电沉积得到的是电化学性能优良的β-PbO2纳米粒子。利用AAO/Al裸电极及PbO2-AAO/Al修饰电极对一系列还原性物质进行了电化学性能测试,如过氧化氢,抗坏血酸,邻苯二酚,亚硝酸根,抗坏血酸等。AAO/Al裸电极对以上物质的响应均不明显,而PbO2-AAO/Al修饰电极则响应灵敏,能很快达到稳定,表明是纳米二氧化铅粒子对其产生了催化。尤其是对抗坏血酸,对苯二酚,邻苯二酚的响应可达到0.25nM,证明PbO2-AAO/Al修饰电极内部的二氧化铅纳米粒子的不仅稳定地存在于AAO的纳米孔道内,而且还保持了很高的电化学可逆性,体现了良好的电化学活性、高的灵敏度及好的稳定性。说明纳米二氧化铅是一种很好的催化剂。而且本实验中的方法操作简单,成本低廉,使用上述方法能够制备出有实际应用价值的纳米材料修饰电极,具有一定的发展前景。
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