石墨烯量子点功能化多壁碳纳米管构建日落黄和酒食黄同时检测的电化学传感器

通过静电作用,成功将石墨烯量子点(GQDs)复合到多壁碳纳米管(MWNTs)表面,制得石墨烯量子点-多壁碳纳米管复合物(GQDs-MWNTs),并对其进行了扫描电镜、紫外-可见吸收光谱表征。相对于单独的MWNTs修饰玻碳电极(MWNTs/GCE),GQDs-MWNTs/GCE表现出更好的导电性,以及对日落黄和酒食黄显著的电催化性能,这两者的峰电位差达到230mV;检测日落黄和酒食黄的线性范围分别为30~230ng·mL-1和40~600ng·mL-1,检测限分别为4.05ng·mL-1和8.06ng·mL-1。研究了日落黄和酒食黄的电化学行为和机理,并用于饮料中两物质的分析测定。     

Co3O4/CeO2异质结制备及其在碱性介质中电催化析氧性能

通过简易的两步法制备一系列Co_3O_4/CeO_2异质结。其结构、形貌和微结构分别通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)表征。在碱性介质中,其电催化析氧性能随着Co_3O_4/CeO_2质量比的变化而变化,并有一最佳值。当Co_3O_4和CeO_2质量比为58.5%时,在1.0 mol·L~(-1)KOH溶液中,10 mA·cm~(-2)的电流密度下,过电位为347 mV,Tafel斜率为72.7mV·dec~(-1),并且稳定性良好。此时的过电位低于Co_3O_4(440 mV)、商用RuO_2(359 mV)和CeO_2(570 mV)。X射线光电子能谱(XPS)显示Co_3O_4的部分电子向CeO_2转移。这导致复合材料的导电性提高,CeO_2表面的氧空位浓度和活性氧物种增加。     

聚2,6-吡啶二甲酸/多壁碳纳米管修饰电极的电催化性能

研制了一种聚2,6-吡啶二甲酸/多壁碳纳米管(PPDA/MCNT)复合修饰电极。该电极以中性KC l溶液为底液,在玻碳电极上以多壁碳纳米管(MCNT)作掺杂剂,通过电聚合2,6-吡啶二甲酸(PDA)而制得。该修饰电极对多巴胺(DA)有很强的电催化氧化作用。在磷酸盐缓冲液(pH 7.2)中,与碳纳米管修饰电极相比,DA的氧化峰电位降低约30 mV。利用线性扫描伏安法(LSV)测定,DA在9.0×10-8~8.0×10-6mol/L浓度范围内,其峰高与浓度呈线性关系;检出限为5.0×10-8mol/L,并可避免AA、UA对测定产生干扰。     

CoP/Co_2P/C纳米材料用于全pH值电催化析氢

在氮气下一步退火含有植酸和钴的前驱体,合成了一种新型的CoP/Co2P/C复合纳米材料作为电催化剂,该催化剂在全pH值范围下表现出优异的电催化析氢活性和稳定性.在0.5mol/L的硫酸中,电流密度为10mA/cm~2时,过电位为135mV.在1mol/L KOH溶液中,CoP/Co_2P/C催化剂需要141 mV的过电位才能使电流密度达到10 mA/cm~2,在0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液中,需要155mV的过电位才能使电流密度达到10mA/cm~2.这种优异的析氢活性主要归因于CoP/Co_2P纳米粒子和C层之间的协同作用.     

基于中性红功能化多壁碳纳米管修饰电极对H2O2的电催化

制备了中性红功能化的多壁碳纳米管复合材料,中性红通过1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺(EDC)和乙二胺四乙酸(EDTA)共价组装到壳聚糖修饰的多壁碳纳米管表面。扫描电子显微镜(SEM),红外光谱、电化学方法用于表征复合材料。研究了复合材料修饰电极的电化学行为及对H2O2的电催化作用。结果表明:该电极对H2O2有明显的电催化作用。计时电流响应与H2O2的浓度在0.5~80μmol/L范围内成良好的线性关系,检出限为0.14μmol/L(S/N=3)。修饰电极具有良好的稳定性和重现性,已用于样品分析。     

电化学传感器在H_2O_2检测中的应用

将辣根过氧化酶(HRP)固定在壳聚糖(CTS)-羧基化多壁碳纳米管(C-MWNTs)复合物修饰的玻碳电极(GCE)表面,制得壳聚糖-羧基化多壁碳纳米管(HRP-CTS/C-MWNTs/GCE)电化学传感器。采用傅立叶变换红外光谱仪检测复合物包埋的HRP,发现其结构性质未发生改变;采用循环伏安法对该电极的电化学性能进行研究,结果表明:在1/15 mol·L~(-1)的PBS(pH 6.98)缓冲溶液中出现1对氧化还原峰,传感器对过氧化氢有良好的电催化还原作用。过氧化氢浓度在0.1~12 mmol·L~(-1)范围内与还原峰电流呈线性关系,相关系数(r)为0.998 6,并检测出市售医用双氧水的平均含量为2.93%。     

辣根过氧化物酶/多壁碳纳米管修饰铂电极生物传感器用于过氧化氢的循环伏安测定

将1mg多壁碳纳米管(MWCNT's)分散在5mL的0.5g·L~(-1)壳聚糖溶液中后,滴涂在铂电极表面,制得多壁碳纳米管修饰电极。将上述修饰电极在辣根过氧化物酶(HRP)溶液中浸泡8h,在MWCNT's修饰电极表面静电吸附辣根过氧化物酶,制成过氧化氢生物传感器,用于过氧化氢的测定。试验结果表明:在pH 6.0的磷酸盐缓冲溶液中,HRP/MWCNT's修饰电极对过氧化氢具有明显的电催化还原作用,过氧化氢的浓度在3.5×10~(-5)～9.0×10~(-3)mol·L~(-1)范围内与其还原峰电流呈线性关系,检出限(3S/N)为2.4×10~(-5)mol·L~(-1)。用标准加入法作回收试验,回收率在96.0%～101.8%之间。     

Nd_2O_3/多壁碳纳米管修饰电极检测亚硝酸根

制备了纳米Nd2O3/多壁碳纳米管修饰电极并用于亚硝酸盐的检测。采用原子力显微镜、X-粉末衍射仪表征制备的纳米材料。实验表明:修饰电极对亚硝酸根的氧化具有明显地电催化作用。利用示差脉冲伏安法测定亚硝酸盐,其氧化峰电流和其浓度在20μmol·L-1-20 mmol·L-1范围内呈现良好的线性关系,检测线为0.83μmol·L-1(S/N=3)。更重要的是,实验结果表明:与Nd2O3修饰电极相比,多壁碳纳米管能显著地提高电极的稳定性。此外,修饰电极具有良好的选择性,能用于样品的检测,结果令人满意。     

碳纳米管的酞菁钴修饰及其对香兰素的电催化性能

通过酰胺化反应制备了四-2,9,16,23-氨基酞菁钴(TAPcCo)与多壁碳纳米管(MWCNTs)的复合材料,红外光谱、扫描电镜和紫外可见吸收光谱分析表明复合材料中酞菁分子与碳管之间是通过酰胺键结合的,紫外吸收光谱还表明两者之间存在着强烈的电子相互作用。同时还研究了复合材料修饰的玻碳电极对香兰素(VNL)的电催化作用。循环伏安法表明,修饰电极对VNL有着良好的电催化活性,相对于裸玻碳电极VNL在修饰电极上峰电位负移了20mV,峰电流增大了12倍,且VNL在电极表面的反应受吸附控制。方波伏安法证实了这一反应过程中有质子参与。同时,方波伏安法研究还发现:峰电流与香兰素浓度在4.2μmol·L-1～5mmol·L-1范围内呈良好的线性关系,检出限(3.3S/N)为0.44μmol·L-1。     

多壁碳纳米管修饰玻碳电极的循环伏安法测定水中微量偏二甲肼

采用滴涂法制备多壁碳纳米管修饰玻碳电极,用循环伏安法测定水中微量偏二甲肼。多壁碳纳米管修饰玻碳电极对偏二甲肼有良好的富集特性和电催化活性。优化的试验条件如下:(1)支持电解质为pH 7.0的磷酸盐缓冲溶液;(2)富集电位为0.8V;(3)富集时间为120s。偏二甲肼的浓度在6.6×10~(-6)~1.45×10~(-4) mol·L~(-1)内与其对应的氧化峰电流呈线性关系,方法的检出限(3S/N)为7.3×10~(-7) mol·L~(-1)。对5.0×10~(-5) mol·L~(-1)偏二甲肼标准溶液连续测定5次,测定值的相对标准偏差为1.5%。方法用于模拟水样的分析,加标回收率为99.3%~112%。     

Carbon Nanotubes Decorated with CoP Nanocrystals: A Highly Active Non‐Noble‐Metal Nanohybrid Electrocatalyst for Hydrogen Evolution

The development of effective and inexpensive hydrogen evolution reaction (HER) electrocatalysts for future renewable energy systems is highly desired. The strongly acidic conditions in proton exchange membranes create a need for acid‐stable HER catalysts. A nanohybrid that consists of carbon nanotubes decorated with CoP nanocrystals (CoP/CNT) was prepared by the low‐temperature phosphidation of a Co₃O₄/CNT precursor. As a novel non‐noble‐metal HER catalyst operating in acidic electrolytes, the nanohybrid exhibits an onset overpotential of as low as 40 mV, a Tafel slope of 54 mV dec^?1, an exchange current density of 0.13 mA cm^?2, and a Faradaic efficiency of nearly 100 %. This catalyst maintains its catalytic activity for at least 18 hours and only requires overpotentials of 70 and 122 mV to attain current densities of 2 and 10 mA cm^?2, respectively.     

羧基化多壁碳纳米管修饰碳糊电极用于溶出伏安法测定铋(Ⅲ)量

将羧基化的多壁碳纳米管滴涂在碳糊电极表面上,应用羧基化的多壁碳纳米管修饰碳糊电极(MWCNT-COOH/CPE)测定铋(Ⅲ)时,将试液在0.1mol.L-1盐酸溶液中在-500mV处预富集120s,使铋(Ⅲ)与1-(4-磺酸基苯基)-3-[4-(苯基偶氮)-苯基]-三氮烯(SPAPT)生成络合物,然后在-500～500mV范围内扫描,使络合物中的铋(Ⅲ)从电极上溶出,实现了铋离子的溶出伏安法测定。在-32mV处可得铋离子的氧化峰电位,其峰电流值与铋(Ⅲ)浓度在1.0×10-9～4.0×10-7 mol.L-1范围内呈线性关系,检出限(3S/N)为3.0×10-10 mol.L-1。     

Nanostructure Engineering of Metal–Organic Derived Frameworks: Cobalt Phosphide Embedded in Carbon Nanotubes as an Efficient ORR Catalyst

Heteroatom doping is considered an efficient strategy when tuning the electronic and structural modulation of catalysts to achieve improved performance towards renewable energy applications. Herein, we synthesized a series of carbon-based hierarchical nanostructures through the controlled pyrolysis of Co-MOF (metal organic framework) precursors followed by in situ phosphidation. Two kinds of catalysts were prepared: metal nanoparticles embedded in carbon nanotubes, and metal nanoparticles dispersed on the carbon surface. The results proved that the metal nanoparticles embedded in carbon nanotubes exhibit enhanced ORR electrocatalytic performance, owed to the enriched catalytic sites and the mass transfer facilitating channels provided by the hierarchical porous structure of the carbon nanotubes. Furthermore, the phosphidation of the metal nanoparticles embedded in carbon nanotubes (P-Co-CNTs) increases the surface area and porosity, resulting in faster electron transfer, greater conductivity, and lower charge transfer resistance towards ORR pathways. The P-Co-CNT catalyst shows a half-wave potential of 0.887 V, a Tafel slope of 67 mV dec⁻¹, and robust stability, which are comparatively better than the precious metal catalyst (Pt/C). Conclusively, this study delivers a novel path for designing multiple crystal phases with improved catalytic performance for energy devices.     

有序介孔二氧化硅-碳纳米管复合材料载Pt 及其电催化性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂, 正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 通过添加碳纳米管(CNTs), 制备介孔二氧化硅包覆碳纳米管网状结构的复合材料(C/Si). X 射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)显示, 介孔二氧化硅的孔道结构高度有序, CNTs 均匀分散于二氧化硅刚性骨架中. 以其为载体微波负载制备了Pt-C/Si-x 纳米粒子催化剂,研究了催化剂在硫酸和甲醇溶液中电催化性能, 结果表明, 具有较高导电性能的复合材料保持了二氧化硅的均匀的孔道结构有利于电解液存储和质子传输, 使得该催化剂显示了良好的电催化活性. 其中碳纳米管添加含量为40 mg 时,催化剂在H₂SO₄ 电解液中的电化学活性面积高达120.9 m²·g^-1, 远大于Pt/CNTs 的电化学活性面积, 对甲醇的催化峰电流也达80.3 mA·cm^-2. 预示其作为直接甲醇燃料电池催化剂载体具有良好的应用前景.     

Electrochemical investigation of a glassy carbon electrode modified with carbon nanotubes decorated with (poly)crystalline gold

Multiwalled carbon nanotubes with nanosized sputtered gold were used to modify a glassy carbon electrode (GCE). The substrate was characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction, cyclic voltammetry and amperometry. SEM micrographs indicated an uniform coverage of the carbon nanotubes with nanosized (poly)crystalline gold. Cyclic voltammetry reveals that peak separation of the unmodified GCE in the presence of 1?mM ferricyanide is 131?mV, but 60?mV only for the modified GCE. In addition, the oxidation of NADH (1?mmol?L^?1 solution) begins at negative potentials (around ?100?mV vs. Ag/AgCl), and the anodic peak potential (corresponding to the irreversible oxidation of NADH) is found at +94?mV. The effect of pH on the electrocatalytic activity was studied in the range from 5.4 to 8.0. The relationship between the anodic peak potential and the pH indicated a variation of ?33.5?mV/pH which is in agreement with a two-electron and one-proton reaction mechanism. Amperometry, performed at either ?50 or +50?mV vs. an Ag/AgCl reference electrode, indicates that the modified electrode is a viable amperometric sensor for NADH. At a working potential of +50?mV, the response to NADH is linear in the concentration range from 1 to 100???mol?L^?1, with an RSD of 6% (n?=?4).

有序中孔炭的电化学储氢性能

将蔗糖、聚环氧乙烯-聚环氧丙烯-聚环氧乙烯三嵌段共聚物和硅源构成的复合物进行预炭化、炭化和除硅处理合成出有序中孔炭, 采用XRD、TEM、HRTEM和N2吸脱附等手段对其进行表征, 并将有序中孔炭制成电极开展恒流充放电储氢性能研究. 结果显示, 具有较高比表面积(720 m2·g-1)和孔容(0.86 cm3·g-1)的有序中孔炭材料的电化学储氢容量为70.1 mAh·g-1, 高于具有相对较低比表面积(610 m2·g-1)和孔容(0.66 cm3·g-1)的有序中孔炭储氢容量(64.1 mAh·g-1). 通过与单壁碳纳米管电极(25.9 mAh·g-1)的对比, 表明有序中孔炭具有良好的电化学储氢性能和更高的电化学活性.     

双峰孔分布薄壁中孔碳的便捷制备

以廉价的γ-氧化铝为模板制备薄壁中孔碳材料,且可在制备过程中方便地对碳材料的孔结构、微孔率等参数进行调控.以原位聚合的酚醛树脂为碳源取代蔗糖,简化了制备流程.制得的碳材料不仅可以较好地复制氧化铝模板的孔结构,且比表面积比以蔗糖为碳源的样品显著提高.在此基础上,选用模板堆积孔径与模板自身直径差异较大的长棒状氧化铝为模板,成功地以一种模板、经过一次聚合-碳化过程制备出了具有双峰孔分布(PSD)结构的薄壁碳材料,两个峰分别位于4 nm附近的较小中孔区和13 nm附近的较大中孔区.此外,所得碳材料的比表面积(>1800 m2·g-1)和孔容(>4.5 cm3·g-1)均很高,而微孔率却较低,具有优异的中孔特性.将所得碳材料用作电化学电容器的电极,电容可达200 F·g-1,且当电流密度从0.1 A·g-1升至1.0 A·g-1时,比电容仅衰减10%,表现出良好的电容性能.     

碳气凝胶的孔结构及其对电化学超级电容器性能的影响

通过改变碳气凝胶的溶胶-凝胶制备条件和炭化活化工艺,实现了对碳气凝胶纳米孔洞结构的控制.采用扫描电子显微镜(SEM)和氮气等温气体吸附法对碳气凝胶和KOH活化碳气凝胶的形貌和孔结构进行了表征和分析,并且使用循环伏安法(CV),恒流充放电,电化学阻抗谱(EIS)等检测技术评价了电化学性能.结果表明:发达的三维纳米网络结构与合理的孔径分布是影响碳气凝胶电化学超级电容器性能的关键因素.经适度活化后的碳气凝胶材料含有丰富的介孔,比表面积可达1480m2·g-1.在6mo·lL-1的KOH溶液中,在100mV·s-1的扫描速率下其比电容量高达216F·g-1.通过拟合发现,碳气凝胶类材料的大孔和介孔拥有更高的单位面积比电容量.