非晶态镍基合金用于无酶葡萄糖传感及电催化析氧反应的研究

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快速检测葡萄糖浓度在临床医学、食品工业、生物分析、环境监测等领域都有着至关重要的作用。无酶葡萄糖传感器通过葡萄糖分子在活性电极表面发生直接电催化氧化反应而对其进行检测,不受葡萄糖氧化酶难固化、成本高、不易保存等缺点的限制,而受到研究者的广泛关注。过渡金属因储量丰富、价格低廉以及丰富的价态变化,成为电化学催化材料的研究热点,在葡萄糖传感、电化学析氧等多个领域都具有广泛的应用。镍基合金材料由于亚稳态以及优异的电子转移特性而受到青睐,相比于晶态合金,非晶态合金能够提供更多的配位不饱和位点,更高的活性位点密度,因而成为构建高性能电催化剂的理想材料。基于这一点,本论文通过合成非晶态Ni合金材料,构建了三种性能优异的电催化剂,主要工作如下:1.以泡沫镍为基底,通过简单的化学沉积法制备了原位生长在泡沫镍上的非晶态Ni-B纳米粒子(Ni-B/NF)新型三维集成电极。电化学测量表明,可以将其用作高效的无酶电化学传感器。Ni-B/NF对葡萄糖氧化具有出色的催化活性,其灵敏度为8.25 mA?mM-1?cm-2,检出限为5μM(S/N=3),且抗干扰性能较好,可用于真实血样的检测。2.以泡沫镍为基底,通过化学沉积法制备了锚定在泡沫上的非晶态Ni-P纳米颗粒(Ni-P/NF)作为集成的电极。实验表明,Ni-P/NF表现出了极佳的葡萄糖氧化催化活性,其灵敏度为13.89 mA?mM-1?cm-2,检出限低至1μM(S/N=3),该电极对葡萄糖检测具有良好的选择性,可将其用在真实血清样本中葡萄糖含量的测定。3.以泡沫镍为基底,通过简单的电化学沉积法合成了生长在泡沫镍上的非晶态Ni-P/NF将其作为整体电极用于电化学析氧反应的研究。实验结果表明,在碱性溶液中Ni-P/NF作为OER电催化剂,显示出了显著的催化活性。电流密度为50m A?cm-2时,仅需360 m V的超电势,经过10个小时的电化学稳定性测试依旧保持良好的电化学活性。
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