银纳米修饰电极的制备及电化学行为

金属纳米粒子由于其小的体积和大的比表面积而具有独特的电子、光学和异相催化特性,是目前表面纳米工程及功能化纳米结构制备的一种理想研究对象[1]。银纳米粒子可广泛应用于催化剂材料、电池的电极材料、低温导热材料和导电材料等,成为近年来人们研究的热点[2,3]。在电化学方面,银纳米粒子具有比其他纳米粒子更为优异的导电性能和电催化性能。因此,研究银纳米粒子修饰电极有重要的应用价值和前景[4]。1实验部分1.1仪器CHI660电化学工作站(USA);TU-1901型双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器公司);KQ-100型超声清洗器(昆山市超声…     

电解质对纳米银胶水溶液光谱行为的影响

纳米粒子因为具有量子尺寸效应和表面效应等特性而显示出体相材料不具备的各种性质[1] .贵金属纳米材料因其特有的光电磁性质、催化特性以及在微电子学领域中的潜在应用前景而成为纳米材料科学领域中的热点之一 [2～ 4 ] .纳米银胶粒子的表面性质对材料的性质和应用具有重要影响 .常用谱学手段研究纳米银胶的表面特性[5～ 7] .纳米银胶颗粒表面电子云的等离子体共振效应导致了银胶在紫外 -可见光谱上的特征吸收 ,而且吸收峰的峰形会受纳米银胶粒子的大小、分散溶剂及表面吸附分子等因素的影响 [8,9] .Arnim Henglein等 [9～ 11]系统研究了…     

可充锂空气电池多孔纳米催化剂

可充锂空气电池是当前化学电源研究热点和重点, 近年来取得了重要进展. 简要介绍了该领域在空气电极多孔纳米催化材料的设计与应用方面的最新研究成果, 讨论了碳、贵金属、氧化物三类催化材料的特征及性能, 展望了新型高效氧还原/氧析出双功能阴极纳米催化剂的发展方向.     

多肽在贵金属纳米粒子制备中的应用

由于具有与大块固体相迥异的性能,贵金属纳米粒子的制备与应用已经成为当前纳米、材料技术领域研究的热点。由于组成成分较多、包含各种活性基团、序列可调,并且很多多肽可生物降解、生物兼容、具有生物活性和特异性识别性能,多肽在贵金属纳米粒子制备中的应用也越来越受到人们的重视。本文从多肽作为还原剂还原贵金属盐; 多肽作为保护剂/调控剂制备不同尺寸/形貌的贵金属纳米粒子; 多肽作为引导剂规则排列贵金属纳米粒子; 多肽作为贵金属纳米粒子组装的模板以及多肽在贵金属表面的吸附、多肽的自组装和如何获取所需要的多肽序列等几个方面综述了近年来多肽在贵金属纳米粒子制备中的应用。最后简述了利用多肽制备的贵金属纳米粒子在纳米、材料技术领域中的应用,并提出了当前该领域中存在的一些不足及研究展望。     

中空贵金属纳米材料氧还原催化的研究进展（英文）

中空纳米结构具有比表面积大、传质可控和活性位点明确等优势,其结构设计与电催化应用在能源转化与储存领域引起了广泛关注.特别是中空贵金属纳米材料用于氧还原催化时,中空内腔引入到贵金属纳米结构,不仅暴露更多的活性位点,还能减少贵金属的用量,这将为贵金属催化剂的大规模应用提供一个理想的研发平台.本文综合评述了近年来中空贵金属的合成策略及其氧还原催化应用.首先,回顾了中空贵金属在氧还原催化剂研制中的优势与意义;然后,介绍了近期关于中空贵金属的制备策略(硬模板法、软模板法、自模板和无模板法等)及其优势;最后,分析了中空贵金属在氧还原领域所面临的挑战,并对其设计进行了展望.     

Pt/纳米碳管空气电极氧还原反应的电催化性能

以不同质量比的铂、纳米碳管、活性炭为催化层制备空气电极并测定其稳态极化曲线和交流阻抗.研究发现,纳米碳管经硝酸处理后其氧还原反应性能得到提高,特别是将表面氧化后再沉积Pt,对氧的电还原反应影响更显著.以质量比4∶1的活性炭/纳米碳管载Pt制备的空气电极,在过电位ηc为500～600mV下,氧还原电流可达600～700mA·cm-2.EIS测试表明,纳米碳管载Pt后的欧姆极化阻抗和电化学阻抗均非常小.     

铂纳米棒有序阵列催化电极在被动式直接甲醇燃料电池中的应用

直接甲醇燃料电池(DMFC)具有能量密度高、无需充电、液体燃料添加便捷及环境友好等优点,是新一代便携式移动电源研究热点. DMFC规模应用的主要技术挑战是如何进一步提高电池性能、显著降低成本和可靠延长寿命.催化电极作为 DMFC发电核心和成本的集中体现,其电催化活性和贵金属用量直接影响 DMFC的性能和成本,开发高性能、低成本的催化电极对推进 DMFC实用化进程具有重要意义.特别是在被动式 DMFC中,阴极催化电极不仅需要提高电催化活性和大幅降低贵金属用量,而且还面临内部严重的“水淹”和氧传质受限等问题.近年来,随着纳米技术发展,有序纳米结构已逐渐应用于 DMFC催化电极的构筑中,电池性能得到显著提高.然而,目前的研究主要集中在膜电极纳米有序微孔层、纳米有序改性膜和纳米有序阳极催化电极及其阳极贵金属载量降低等方面,关于阴极催化电极在有序纳米结构以及载量降低等方面的研究相对较少.
　　本文采用模板法直接在微孔层上电沉积定向生长排列有序、直径可控的铂纳米棒阵列,并作为阴极催化电极应用于被动式 DMFC. X射线衍射和透射电镜结果表明,该铂纳米棒结构稳定,表面含有丰富的纳米晶须结构,有利于催化电极比表面积增加和电催化活性提高.不同催化电极上氧还原的极化曲线表明电极性能依下列次序变化：直径为200 nm铂纳米棒阵列电极>100 nm铂纳米棒阵列电极>商业化铂黑催化电极.电池性能表征表明,长度为1–3μm、直径分别为200和100 nm、载量为1.0 mg/cm2的铂纳米棒阵列作为阴极催化电极的 DMFC最大功率密度分别为17.3和12.0 mW/cm2.通过催化电极电化学活性面积和阻抗测试,分析其性能提高的原因可归结于有序排列的铂纳米棒阵列结构提高了电化学活性面积、增强了氧还原电催化活性并促进了阴极氧的传质.     

树形分子保护下铜原子簇的制备

纳米粒子由于其独特的光、电、磁和热学性质,在基础理论和应用研究方面都引起了广泛的关注.其中过渡金属纳米粒子因在催化、磁流体等领域的应用前景而引起人们浓厚的兴趣.过渡金属纳米粒子的性质不仅与粒子的大小有关,还受其形状、均匀性、团聚状况和氧化态的影响.因此制备大小和形状可控的原子簇一直是纳米材料科学中富有挑战性的课题.自从1985年Tomalia等[1]首次用发散法合成聚酰胺-胺树形分子以来,树形分子就因其独特的结构特点而成为材料学领域研究的热点之一.     

铂纳米棒有序阵列催化电极在被动式直接甲醇燃料电池中的应用（英文）

直接甲醇燃料电池(DMFC)具有能量密度高、无需充电、液体燃料添加便捷及环境友好等优点,是新一代便携式移动电源研究热点.DMFC规模应用的主要技术挑战是如何进一步提高电池性能、显著降低成本和可靠延长寿命.催化电极作为DMFC发电核心和成本的集中体现,其电催化活性和贵金属用量直接影响DMFC的性能和成本,开发高性能、低成本的催化电极对推进DMFC实用化进程具有重要意义.特别是在被动式DMFC中,阴极催化电极不仅需要提高电催化活性和大幅降低贵金属用量,而且还面临内部严重的"水淹"和氧传质受限等问题.近年来,随着纳米技术发展,有序纳米结构已逐渐应用于DMFC催化电极的构筑中,电池性能得到显著提高.然而,目前的研究主要集中在膜电极纳米有序微孔层、纳米有序改性膜和纳米有序阳极催化电极及其阳极贵金属载量降低等方面,关于阴极催化电极在有序纳米结构以及载量降低等方面的研究相对较少.本文采用模板法直接在微孔层上电沉积定向生长排列有序、直径可控的铂纳米棒阵列,并作为阴极催化电极应用于被动式DMFC.X射线衍射和透射电镜结果表明,该铂纳米棒结构稳定,表面含有丰富的纳米晶须结构,有利于催化电极比表面积增加和电催化活性提高.不同催化电极上氧还原的极化曲线表明电极性能依下列次序变化:直径为200 nm铂纳米棒阵列电极100 nm铂纳米棒阵列电极商业化铂黑催化电极.电池性能表征表明,长度为1–3μm、直径分别为200和100nm、载量为1.0 mg/cm2的铂纳米棒阵列作为阴极催化电极的DMFC最大功率密度分别为17.3和12.0 m W/cm~2.通过催化电极电化学活性面积和阻抗测试,分析其性能提高的原因可归结于有序排列的铂纳米棒阵列结构提高了电化学活性面积、增强了氧还原电催化活性并促进了阴极氧的传质.     

贵金属复合纳米粒子的研究进展

贵金属复合纳米粒子具有不同于单组分纳米粒子的独特的光、电和催化等物理与化学性能,是构筑新型功能复合材料的重要单元,在传感器、光学材料、催化剂及生物领域都有着重要应用,已成为当前纳米材料科学研究领域中的前沿和热点。本文主要评述了具有核壳、异质结构以及合金结构的贵金属复合纳米粒子的制备、物理与化学性能及应用等方面的研究进展。     

钯/聚苯胺纳米多层膜的制备及对抗坏血酸和多巴胺的催化氧化

采用脉冲电位法(PPSM)结合聚苯胺(PANI)的层层自组装制备了Pd/PANI交替沉积纳米多层膜, 并用于抗坏血酸(AA)和多巴胺(DA)的检测. 实验发现, 多层膜结构形貌及催化性能受前躯体K₂PdCl₆浓度、 脉冲条件及膜厚度等影响. 当K₂PdCl₆浓度为2×10^-3 mol/L, 阴极脉冲电位为-0.3 V, 阶跃次数为17时, 5层Pd/PANI修饰玻碳电极对AA和DA的催化性能最佳; 在0.1 mol/L磷酸盐缓冲液中, AA和DA的氧化峰明显分离[ΔE_p(AA, DA)=160 mV], 其峰电流与浓度分别在5×10^-5～4×10^-4和4×10^-5～1×10^-4 mol/L范围内呈较好线性关系, 实现了对AA和DA的同时测定. 该修饰电极具有良好的抗干扰性和稳定性.     

Direct Electrochemistry of Hemoglobin Entrapped in Composite Electrodeposited Chitosan‐Multiwall Carbon Nanotubes and Nanogold Particles Membrane and Its Electrocatalytic Application

Hemoglobin was entrapped in composite electrodeposited chitosan‐multiwall carbon nanotubes (MCNTs) film by assembling gold nanoparticles and hemoglobin step by step. In phosphate buffer solution (pH 7), a pair of well‐defined and quasireversible redox peaks appeared with formal potential at ?0.289 V and peak separation of 100 mV. The redox peaks respected for the direct electrochemistry of hemoglobin at the surface of chitosan‐MCNTs‐gold nanoparticles modified electrode. The parameters of experiments have also been optimized. The composite electrode showed excellent electrocatalysis to peroxide hydrogen and oxygen, the peak current was linearly proportional to H₂O₂ concentration in the range from 1×10^?6 mol/L to 4.7×10^?4 mol/L with a detection limit of 5.0×10^?7 mol/L, and this biosensor exhibited high stability, good reproducibility and better selectivity. The biosensor showed a Michaelis–Menten kinetic response as H₂O₂ concentration is larger than 5.0×10^?4 mol/L, the apparent Michaelis–Menten constant for hydrogen peroxide was calculated to be 1.61 μmol/L.     

集成化金膜阵列电极的制作研究

以聚乙烯不干胶掩膜版法结合金属溅射沉积技术在FR-4玻璃纤维版上制作了由6个金膜工作电极(1 mm×2 mm)、1个大面积金膜对电极(2 mm×13 mm)和1个厚膜Ag/AgCl参比电极构成的集成化金膜阵列电极系统,并利用电化学手段对阵列电极系统进行了考察。研究结果表明,K3Fe(CN)6在厚膜Ag/AgCl/1.0 mol/L NaCl参比电极上的式电位与商业Ag/AgCl/3.0 mol/L NaCl参比电极相差0.067 V;参比电极放置1个月后,测量电位未发生明显变化。利用扫描电化学显微镜对工作电极表面平整度进行考察,结果表明工作电极表面具有较好的平整度。通过测量H2SO4还原峰面积评价了工作电极电化学面积的批内、批间一致性;通过K3Fe(CN)6在电极上的Ipa/Ipc比值评价了工作电极电化学特性的批内、批间一致性。结果表明,阵列电极面积和电化学特性具有良好的批内和批间一致性。对集成化金膜阵列电极系统的研究结果表明,聚乙烯不干胶掩膜版法结合金属溅射沉积技术制作的阵列电极能够满足电化学电极的要求,可作为电化学生物传感器的基础电极。     

ITO上电沉积Pd的成核机理及电催化性质

采用循环伏安技术和计时电流技术, 研究了ITO上电沉积Pd的过程, 发现Pd在ITO表面的电沉积是过电位成核且为不可逆的扩散控制过程; 根据Cottrell方程计算得到[PdCl₄]^2-的扩散系数为2.19×10^-5 cm²/s; 根据Scharifker的理论模型, 归一化处理电流-时间曲线, 与理论成核曲线对照, 判断Pd 的成核机理. 通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)对Pd 的形貌进行分析, 讨论了沉积电位和沉积时间对Pd纳米粒子形貌的影响. 用X射线粉末衍射(XRD)对Pd纳米粒子进行结构分析, 并在0.5 mol/L H₂SO₄溶液中研究了其电化学性质及在碱性条件下乙醇分子的电催化性质.     

无金属可见光诱导原子转移自由基聚合法制备聚丙烯酰胺@氧化石墨烯/纳米钯复合物修饰电极及其对乙醇的检测

在金电极表面,用无金属可见光诱导原子转移自由基聚合(MVL ATRP)的方法制备聚丙烯酰胺@氧化石墨烯/纳米钯复合物修饰电极(Au/PAM@GO/Pd)。采用电化学循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱法(EDS)对Au/PAM@GO/Pd电极进行表征,结果表明在金电极表面成功制备了复合物。利用Au/PAM@GO/Pd电极作为电化学传感器,该传感器能成功地检测溶液中的乙醇。在最佳条件下,利用差分脉冲伏安法(DPV)该传感器检测乙醇的线性范围为1.0×10-8~1.0 mol/L,检出限(S/N=3)为1.3×10-9 mol/L,线性相关系数为0.996。     

Synthesis, characterization, and electrochemiluminescence of luminol-reduced gold nanoparticles and their application in a hydrogen peroxide sensor

It was found that chloroauric acid (HAuCl(4)) could be directly reduced by the luminescent reagent luminol in aqueous solution to form gold nanoparticles (AuNPs), the size of which depended on the amount of luminol. The morphology and surface state of as-prepared AuNPs were characterized by transmission electron microscopy, UV/visible spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, FTIR spectroscopy, and thermogravimetric analysis. All results indicated that residual luminol and its oxidation product 3-aminophthalate coexisted on the surface of AuNPs through the weak covalent interaction between gold and nitrogen atoms in their amino groups. Subsequently, a luminol-capped AuNP-modified electrode was fabricated by the immobilization of AuNPs on a gold electrode by virtue of cysteine molecules and then immersion in a luminol solution. The modified electrode was characterized by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and scanning electron microscopy. The as-prepared modified electrode exhibited an electrochemiluminescence (ECL) response in alkaline aqueous solution under a double-step potential. H2O2 was found to enhance the ECL. On this basis, an ECL sensor for the detection of H2O2 was developed. The method is simple, fast, and reagent free. It is applicable to the determination of H2O2 in the range of 3x10(-7)-1x10(-3) mol L(-1) with a detection limit of 1x10(-7) mol L(-1) (S/N=3).     

基于离心技术的金纳米粒子表面清洁方法和机理研究

本文发展了一种基于离心技术的清洗金纳米八面体表面十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)吸附物的有效方法.选择合适的离心转速和离心次数,可以驱除金纳米八面体表面的CTAB分子.通过热失重分析、表面增强拉曼光谱和傅里叶红外光谱表征可以推测,金纳米八面体经合适的离心清洗后,表面残留的少量CTAB分子通过疏水作用由烷基长链与金表面形成(亚)单层吸附,同时,与金表面有强相互作用的溴离子发生脱附.溶剂水对CTAB的稀释在离心清洗金纳米八面体表面的过程中发挥着重要作用.金纳米粒子在离心场中的高速运动导致粒子周围双电层发生极化,极化双电层内产生的局部液流引起双电层内物质交换从而也影响了金纳米八面体表面的清洗效果.金纳米八面体在硫酸溶液和碱性硝酸铅溶液中的电化学研究表明,经过离心清洗的金纳米八面体可以直接应用于单晶电化学研究.     

巯基乙酸修饰金电极的电化学行为及对铜离子的测定

通过共价自组装的方法制备了巯基乙酸单分子层修饰金电极.在含有铜离子的磷酸缓冲液中搅拌吸附,铜离子与修饰电极表面的巯基乙酸形成的活性配合物吸附在电极表面.用该电极对不同浓度的铜离子进行检测,发现峰电流随铜离子浓度的增大而增大,在0.05~1μmol/L之间出现良好的线性关系,其最低检测限可达10 nmol/L.     

Voltammetric Determination of Metol on a Gold Nanoparticle Modified Carbon Molecular Wire Electrode

A carbon molecular wire electrode was fabricated using diphenylacetylene as the modifier and gold nanoparticles were electrodeposited on the surface. The morphology and electrochemical properties of this modified electrode were investigated by scanning electron microscopy and electrochemical impedance spectroscopy. Two well-defined peaks for metol appeared using this gold nanoparticle-modified carbon molecular wire electrode by cyclic voltammetry with a high current response. These results demonstrate a synergistic effect between the gold nanoparticles and the carbon molecular wire electrode resulting in a rapid electrochemical reaction. The electrochemical conditions for metol were optimized on the modified electrode and a detection limit of 0.64?µmol/L and a linear dynamic range between 2.0 to 800.0?µmol/L were obtained. This modified electrode provided good selectivity, high sensitivity, and acceptable reproducibility, demonstrating promise for the determination of metol in the water.     

Application of diazo-thiourea and gold nano-particles in the design of a highly sensitive and selective DNA biosensor

An effective procedure for constructing a DNA biosensor is developed based on covalent immobilization of NH_2 labeled,single strand DNA(NH_2-ssDNA) onto a self-assembled diazo-thiourea and gold nanoparticles modified Au electrode(diazo-thiourea/GNM/Au).Gold nano-particles expand the electrode surface area and increase the amount of immobilized thiourea and single stranded DNA(ssDNA) onto the electrode surface.Diazo-thiourea film provides a surface with high conductibility for electron transfer and a bed for the covalent coupling of NH_2-ssDNA onto the electrode surface.The immobilization and hybridization of the probe DNA on the modified electrode is studied by differential pulse voltammetry(DPV) using methylene blue(MB) as a well-known electrochemical hybridization indicator.The linear range for the determination of complementary target ssDNA is from 9.5(±0.1) × 10~(-13) mol/L to1.2(±0.2) x 10~(-9) mol/L with a detection limit of 1.2(±0.1) 10~(-13) mol/L.