利用多巴胺制备金、银纳米颗粒及其在葡萄糖传感器、太阳能电池中的应用

摘要

多巴胺是大脑中的神经传导物质，在自然界生物中广泛存在，其聚合形成的物质聚多巴胺(PDA)是多功能的表面改性材料。本文对碱性环境条件下多巴胺的自聚合进行了研究，合成了Au、Ag纳米粒子(NPs)/ITO复合电极，并探讨了其在葡萄糖传感器及太阳能电池中的应用。
　　利用多巴胺、PDA的还原性能，将金属离子转换为金属纳米粒子;进一步利用PDA优异的粘附性，将合成的金属纳米粒子均匀附着在导电玻璃ITO衬底上。本文采用了两种合成方法，分别为连续离子层吸附反应(SILAR)法和聚合-浸渍法(Polymerization-Dipping)法，对比了两种方法制备的复合电极的形貌及相关性能。
　　基于这两种方法制备的Au、Ag NPs/ITO葡萄糖传感器具有较好的检测限和灵敏度，能够满足于实际检测(3-8 mM)的要求。基于Polymerization-Dipping法制备的Au NPs/ITO电极的葡萄糖传感器具有较高的灵敏度(107 uA·mM-1· cm-2);利用双金属的结合优势，基于SILAR法制备的Ag-Au NPs/ITO电极的葡萄糖传感器灵敏度高达145.47 uA·mM-1·cm-2。
　　值得一提的是，Au NPs的表面增强拉曼散射和吸收光谱证实其表现出较强的表面等离子体共振特性，基于局域表面等离子体共振效应的光吸收增强对于聚合物太阳能电池的性能有一定的影响。Polymerization-Dipping法制备的电极能够提高P3HT∶PC61BM电池体系的开路电压，使其突破0.6 V局限;在大气条件下，将基于SILAR方法制备的Au NPs/ITO复合电极运用于太阳能电池作为光阳极，光电转换效率能够达到1.39％。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 无酶葡萄糖传感器简介

1．1．1 无酶葡萄糖传感器的基本工作原理

1．1．2 葡萄糖传感器纳米材料

1．1．3 无酶葡萄糖传感器的局限性

1．2 聚合物太阳能电池简介

1．2．1 聚合物太阳能电池的基本工作原理

1．2．2 聚合物太阳能电池的性能参数

1．3 本论文的研究内容与意义

2 Au NPs／ITO电极的制备及其在葡萄糖传感器中的应用研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂与检测仪器

2．2．2 Au NPs／ITO复合电极的制备过程

2．2．3 Au NPs／ITO复合电极应用于葡萄糖传感器

2．3 结果与讨论

2．3．1 Au NPs／ITO电极的形貌

2．3．2 Au NPs的晶体结构

2．3．3 表面等离子共振(SPR)表征

2．3．4 Au NPs／ITO电极对葡萄糖氧化的电催化活性

2．3．5 利用循环伏安法检测葡萄糖

2．3．6 电极稳定性测试

2．3．7 计时电流法检测葡萄糖灵敏度

2．4 小结

3 Ag NPs／ITO电极的制备及其在葡萄糖传感器中的应用研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂与检测仪器

3．2．2 AgNPs／ITO电极的制备过程

3．2．3 Ag NPs／ITO电极应用于葡萄糖传感器

3．3 结果与讨论

3．3．1 Ag NPs／ITO电极的形貌

3．3．2 Ag NPs／ITO电极对葡萄糖的电催化活性

3．3．3 利用循环伏安法检测葡萄糖

3．3．4 计时电流法检测葡萄糖灵敏度

3．3．5 电极稳定性测试

3．4 小结

4 Ag-Au NPs／ITO复合电极的制备及其在葡萄糖传感器中的应用研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂与检测仪器

4．2．3 Ag-Au NPs／ITO电极应用于葡萄糖传感器

4．3 结果与讨论

4．3．2 Ag-Au NPs／ITO复合电极对葡萄糖氧化的电催化活性

4．3．3 利用循环伏安法检测葡萄糖

4．3．4 计时电流法检测葡萄糖灵敏度

4．3．5 电极稳定性测试

4．4 小结

5 Ag NPs／ITO及Au NPs／ITO复合电极在P3HT:PC61BM聚合物太阳能电池中的应用

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验试剂与检测仪器

5．2．2 太阳能电池的制备过程

5．3 结果与讨论

5．3．1 不同SILAR循环周期下Ag、Au NPs／ITO电极的形貌研究

5．3．2 PDA的光学和电化学性能

5．3．3 Ag、Au NPs／ITO复合电极应用于P3HT:PC61BM电池

5．4 小结

6 结论

6．1 实验结论与存在问题

6．2 展望

参考文献

作者简历

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