Au、Pd纳米结构材料的电化学制备及其在电催化和电分析中的应用

摘要

Au、Pd等贵金属纳米材料因具有与块状材料不同的特殊性能，已广泛应用在催化、电化学传感、燃料电池、表面增强拉曼光谱等方面。纳米材料的制备方法很多，发展一些新颖、简便、快速的制备方法仍具有重要意义。电化学制备方法具有易于控制、反应条件温和等优点，已成为合成纳米材料的有效手段。本论文从Au、Pd贵金属电极出发快速制备出相应的纳米结构材料，同时将其用于电催化和电分析。主要内容如下:
　　 1.系统综述了电化学方法制备贵金属纳米结构材料的相关文献。
　　 2.在KCl和抗坏血酸（AA）的混合溶液中，于纯Au基底上施加一阳极溶解电势，便可快速制备出三维花状纳米结构Au膜(3D NFGF)。该方法主要涉及三个过程:Au的电溶解、溶解产物的化学还原和Au原子的返沉积自组装。该花状纳米结构Au膜电极对过氧化氢和葡萄糖有较高的电催化活性，对AA有较好的电分析检测效果。
　　 3.在KCl介质中，于纯Pd基底上施加一双电势阶跃，可制备出花菜状纳米结构Pd薄膜。制备过程涉及K2PdCl4盐膜的形成及还原。该薄膜电极对乙醇和AA的电氧化具有较高的电催化活性。恒电势安培法、循环伏安法和微分脉冲伏安法测试结果表明，该薄膜电极对较高浓度区域的AA检测具有较好的性能。此外，该电极用于维生素C药片中抗坏血酸含量的检测也能获得满意的效果。
　　 4.在HCl和SnSO4的混合溶液中，在阳极溶解电势下对纯Au丝实施分散，可简便制备出稳定的Au溶胶。分散原理涉及Au阳极溶、AuCl4-被Sn(Ⅱ)还原、在Sn(Ⅱ)保护下形成Au纳米粒子等主要过程。该Au纳米粒子修饰电极对AA、葡萄糖、过氧化氢和乙醇均有明显电催化活性。此外，用水解法处理分散出的Au溶胶溶液可制得Au-SnO2复合物，发现其对4-硝基酚(4-NP)的还原具有较好的催化效果。
　　 5.在Cl-离子介质中，用双电势阶跃方法制备了纳米结构Au薄膜。制备主要涉及Au的阳极电溶解和Au溶解产物的阴极电沉积。考察了阴极电势阶跃时析氢和非析氢时对纳米Au膜结构和电催化氧化乙醇活性的影响，发现析氢过程增强了纳米结构Au膜的电催化活性。在纳米结构Au薄膜上电沉积适量的Pt，可明显提升其对甲醇和乙醇的电催化氧化活性。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 纳米材料研究概况

1．2．1 纳米材料的分类

1．2．2 纳米材料的特殊效应

1．3 纳米材料的应用

1．4 纳米材料的制备方法

1．5 电化学方法制备贵金属微／纳米材料

1．5．1 电沉积法

1．5．2 阴极腐蚀法

1．5．3 电化学氧化还原法

1．5．4 电化学去合金法

1．5．5 其它电化学方法

1．6 论文选题依据及主要内容

第二章 电化学重建金基底制备花状微纳结构金膜

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 FNGFs结构金膜电极的制备

2．2．2 FNGF结构金膜电极的表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 电化学行为

2．4 结论

第三章 电化学方法重建钯基底制备花菜状纳米结构钯膜并用于电催化及电分析

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 CPNF结构钯膜电极的制备

3．3 结果与讨论

3．3．1 Pd电极在1mol／L KCl溶液中的电化学行为

3．3．2 CNPF的表征

3．3．3 CPNF电极用于电催化氧化乙醇和AA

3．3．4 CPNF电极用于电分析AA

3．4 结论

第四章 电化学分散金丝制备金溶胶及金-锡氧化物复合物

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 金溶胶的制备及电催化测试

4．2．2 4-NP的降解

4．3 结果与讨论

4．4 小结

第五章 涉及析氢沉积的电化学氧化还原法处理光亮金电极制备纳米结构金薄膜及电沉积修饰铂

5．1．引言

5．2 实验部分

5．3 结果与讨论

5．3．1 电化学行为

5．3．2 SEM及成分表征

5．3．4 NGF电极上电沉积修饰铂及电催化

5．4 结论

结语

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢

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