纳米多孔金属在电化学检测和气相催化中应用

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1、山东大学硕士学位论文摘要本论文所制备的一系列纳米多孔的金属材料主要采用了去合金化法和氧化还原置换原理的方法。排列规整、孔道结构大小可控、比表面积大、吸附容量大的纳米多孔材料因诸多优点而具有广阔的发展前景。本文的主要内容一部分是关于自由腐蚀及电化学腐蚀制备的不同孔径的纳米多孔金对葡萄糖电催化氧化的性能研究及如若作为传感器检测元件其灵敏度、检测限、抗干扰能力及重复使用性是否符合要求；另外一部分是氧化还原置换法与去合金化三元合金制备的Pt掺杂的纳米多孔铜的形貌及对其在水煤气转换中性能的研究，主要的目的则是要探讨通过简单方法制备的纳米多孔金属材料在电催化及气相催化中的性能，探索它们在燃料电池、非

2、酶传感器及工业催化等方面的应用前景。1．自由腐蚀及电化学腐蚀制备的不同孔径纳米多孔金的葡萄糖电催化氧化性能研究用去合金化方法制备了表面干净的纳米多孔金(NPG)薄膜，并作为工作电极研究其在葡萄糖电催化氧化及检测中的性能。金本身导电性良好，并且在氧化过程中不容易中毒，在表面的氧化产物被移除以后它的活性又可以重生，加之材料独特的结构和高的比表面积，NPG对葡萄糖电催化氧化及检测表现出了很好的催化活性和敏感性。电催化的测试结果表明NPG上葡萄糖氧化是一个表面敏感的过程，对于葡萄糖电吸附过程中产生的中间产物，金表面的氧化物有很高的活性，这也就意味着可以通过调控表面组成及结构进一步提高NPG的催化

3、性能。在碱性条件下低至413nM的检测限表明其极高的灵敏度及在燃料电池中应用的可能性。而中性环境中的灵敏度及最低检测限也均可达到临床对非酶传感器检测糖尿病的要求，更加令科研工作者欣慰的是在模仿生理条件下，对其抗干扰能力和结果重现性的研究结果也都说明该材料在成为非酶传感器电极方面具有一定的优势。山东大学硕士学位论文2．去合金化法与氧化还原置换法分别制备Pt掺杂的纳米多孔铜以及对水煤气转换催化性质的研究分别用去合金化三元合金的方法及氧化还原置换方法制备了不同Pt掺杂量的纳米多孔铜(Pt-NPC)双金属材料，并以其为催化剂研究了对水煤气转换反应的催化性能。两种不同的制备方法所得样品中Pt的含量

4、与价态不同，而随着Pt量与价态的不同，其形貌不同，对气相催化的性能也不同。Pt含量低且以离子态存在时，能很好的显示出其双金属协同作用和纳米多孔结构的优势，性能要优于单纯的Pt、Cu催化剂，当Pt掺杂量高以金属态存在时，双金属催化剂可能由于表面Pt中毒原因而催化性能下降。两种简单的制备方法过程中均没有有机物的参与与产生，是真正理想的“绿色”化学制备纳米催化剂的方法。2关键词：去合金化，纳米多孔材料，电催化，催化剂AbstractThenovelclassofnanoporousmetallicmaterialsusedinthispaperalefabricatedthroughdeall

5、oyingandgalvanicreplacementreaction．Takeadvantageofitsuniquestructuralproperties，highsurface·to-volumeratioandgreatporosity,nanoporousmaterialsaleexpectedtoplayanimportantroleinthefuture．Thefirstpartisconcerningtheperformanceofnanoporousgoldwhichdesignedbyfreedealloyingandmodifiedelectrochemicald

6、ealloyingmethodinglucoseoxidation．Asafabricationofnovelelectrochemicalsensors，it’Salsocrucialtoknowwhetherthesensitivity,thedetectionlimit,theanti—interferentsandthereproducibilityofthismaterialsatisfytothedemands．AnotherpartisaboutthestructureofPtdopednanoporouscopperanditscatalyticperformanceto

7、thewatergasshiftreaction．Thepurposeistostudytheelectrocatalyticandcatalyticpropertiesofthosemetals．(1)ResearchontheperformanceofNPGmembranesinglucoseelectrocatalyticNPGwithextremelycleansurfacefabricatedbythefaciledeal