钴基纳米复合材料修饰电极的制备及其分析应用

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本论文运用纳米材料,如四氧化三钴、还原石墨烯、纳米镍、氧化镍、ZIF-67、氧化铜等纳米材料及其复合物作为电极修饰材料,构建了葡萄糖、过氧化氢、亚硝酸根离子无酶电化学传感器,并成功应用于食品中葡萄糖和亚硝酸盐、以及水样中过氧化氢的含量检测,其主要内容和结论如下:1.基于四氧化三钴(Co3O4)和镍纳米(Ni NPs)复合材料构建了Co3O4-Ni NPs/GCE修饰电极,并用于定量分析葡萄糖和过氧化氢。通过扫描电镜、透射电镜和X射线衍射表征了Co3O4和Co3O4-Ni纳米材料的形貌和结构,而Co3O4-Ni NPs/GCE电极构建过程则通过电化学阻抗和循环伏安法进行了表征。Co3O4-Ni NPs/GCE电极对葡萄糖和过氧化氢表现出优异的电催化性能。计时电流法(i-t曲线)被用来定量测定葡萄糖和过氧化氢的含量。实验结果表明:葡萄糖和过氧化氢催化电流的变化与其浓度在一定范围内成正比关系,其中葡萄糖的线性范围和检测限分别为0.3-550μM和0.086μM;其中过氧化氢的线性范围和检测限分别为0.5-89μM和0.23μM,该分析方法被应用于水果中葡萄糖和水样中过氧化氢的检测,结果是满意的。2.通过水热法和高温煅烧法制备了ZIF-67C@RGO纳米复合材料,并通过滴涂法和电化学沉积法构建了新型亚硝酸盐无酶电化学传感器ZIF-67C@r GO/Ni NPs/GCE。通过扫描电镜和X射线衍射表征了复合材料的微观形貌和结构,通过EIS和Q-t曲线研究了不同修饰电极的阻抗和比表面积,实验结果表明ZIF-67C@r GO/Ni NPs/GCE具有良好的导电性能和高比表面积。采用i-t计时电流库伦法和循环伏安法研究了ZIF-67C@r GO/Ni NPs/GCE电极对亚硝酸盐的电催化性能。实验结果表明:亚硝酸盐的催化电流随着其浓度的变化呈线性关系,其线性范围为0.2~123μM(R~2=0.9936)和123~473μM(R~2=0.998),检测限为0.105μM,该分析方法被应用于火腿肠中亚硝酸盐含量的检测。根据同一根电极六次测定亚硝酸盐的实验结果,计算其相对标准偏差为3.6%,所以该方法检测食品中的亚硝酸盐是可靠的。3.通过水热法和高温煅烧法制备了ZIF-67C/CuO-NiO纳米复合材料,并通过滴涂法构建了新型亚硝酸盐无酶电化学传感器-ZIF-67C/CuO-NiO/GCE。用扫描电子显微镜和X射线衍射对材料的形貌、结构和组成进行了表征。用循环伏安法和电化学阻抗法对电极的修饰过程进行了表征,用i-t曲线和循环伏安法测试了亚硝酸盐在不同修饰电极上的电化学行为。实验结果表明,ZIF-67C/CuO-NiO/GCE对亚硝酸盐具有良好的电催化性能,阶跃电流的变化与亚硝酸盐浓度成正比,其线性范围分别为0.2~125μM和125~455μM,线性相关系数分别为0.9981和0.996,检测限为0.073μM。该分析方法成功被应用于食品中火腿肠和咸鱼干中亚硝酸盐含量的检测,得到了满意的结果。
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