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卟啉自组装膜电化学表征及其应用研究

作　者: 徐玉梅
导　师: 卢小泉
学　校: 西北师范大学
专　业: 分析化学
关键词: 卟啉 自组装膜 层层自组装膜 对苯二酚 电催化
分类号: O626
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


自组装膜(Self-assembled monolayers,SAMs)是研究表面及界面现象的理想模型,是膜修饰电极发展的最高形式,在电子及光学器件、化学传感器、生物传感器、催化等方面都有着广阔的应用前景,是近年来国内外普遍关注的一个前沿热点。它为研究表面和界面现象提供了从分子水平上精确控制界面性质的理想方法,卟啉及其金属配合物具有优异的光电特性,它们与生命活动密切相关,在生命体的电子转移过程中发挥着重要的作用,被称为“生命的颜料”。同时卟啉及其金属化合物已在催化、分子识别、光电转换、记忆材料以及医学等领域得到广泛的研究和应用。因此,本论文将卟啉与自组装技术相结合,构建了功能化的卟啉单、多层自组装膜,利用多种电化学表征方法,较系统地考察了卟啉类化合物的物理化学特性,卟啉自组装膜对对苯二酚的电催化性质。由于对苯二酚在环境化学中起着非常重要的作用,有关对苯二酚的报导比较多,但是以钴卟啉自组装膜修饰电极来研究的非常少,特别是醋酸缓冲溶液中进行对对苯二酚的催化。通过自组装技术将钴卟啉修饰在金电极表面,使用电化学交流阻抗技术、电化学扫描显微镜实验研究了CoTPPSH自组装膜在醋酸缓冲体系中对对苯二酚的电催化作用。采用5,15-二-[4-(6-巯基己氧基)-苯基]-10,20-二苯基卟啉(trans-PPS2)为研究对象,通过S-Au键相互作用,将双巯基卟啉化合物组装在金电极表面,然后再通过S-Au键作用组装一层纳米金,通过配位作用继续组装钴卟啉分子,成功的实现了层层组装,构筑了卟啉分子-金属-钴卟啉分子的夹心式结构,应用SECM技术结合常规电化学方法表征了金电极上的巯基卟啉自组装分子膜,清晰直观地检测到不同膜层状态的表面形貌,并通过交流阻抗技术计算得到了相应的电子转移速率。

全文目录


中文摘要  7-8
Abstract  8-10
第一章 绪论  10-34
  1.1 自组装膜的研究与应用  10-20
    1.1.1 化学修饰电极  10
    1.1.2 自组装膜的研究与应用  10-11
    1.1.3 自组装膜的结构和特点  11-13
      1.1.3.1 自组装膜的制备  11-12
      1.1.3.2 自组装膜特点  12-13
    1.1.4 自组装膜的结构及形成机理  13-16
    1.1.5 自组装膜的研究方法  16-19
    1.1.6 自组装膜在电分析化学中的应用  19-20
  1.2 卟啉自组装膜电化学  20-29
    1.2.1 卟啉及其金属卟啉简介  20-22
    1.2.2 卟啉自组装膜及其研究进展  22-23
    1.2.3 卟啉类自组装膜在电分析化学中的应用  23-28
      1.2.3.1 在电子转移的过程中的研究和应用  23-24
      1.2.3.2 在还原氧分子过程中的电催化应用  24-26
      1.2.3.3 分子识别方面的应用  26-27
      1.2.3.4 在生物传感器中的应用  27
      1.2.3.5 在新型功能材料研发中的应用  27-28
    1.2.4 对苯二酚的研究进展  28
    1.2.5 本论文的整体思路  28-29
  参考文献  29-34
第二章 巯基钴卟啉修饰金电极对对苯二酚的电催化研究  34-52
  2.1 引言  34-35
  2.2 实验部分  35-37
    2.2.1 试剂与原料  35
    2.2.2 基底电极制备  35
    2.2.3 巯基卟啉自组装膜的制备  35-36
    2.2.4 钴巯基卟啉自组装膜的制备  36
    2.2.5 电化学测量  36-37
  2.3 实验结果分析与讨论  37-48
    2.3.1 卟啉分子自组装膜的构筑  37
    2.3.2 卟啉自组装膜的表征  37-48
      2.3.2.1 红外光谱表征  37-38
      2.3.2.2 循环伏安法表征  38-42
      2.3.2.4 电化学交流阻抗法表征  42-44
      2.3.2.5 扫描电化学显微镜表征  44-46
      2.3.2.6 差示脉冲电化学表征  46-48
  2.4 结论  48-49
  参考文献  49-52
第三章 基于双巯基卟啉自组装膜电化学性质研究  52-67
  3.1 引言  52-53
  3.2 实验部分  53-56
    3.2.1 仪器与试剂  53
    3.2.2 卟啉修饰电极的制备  53-55
    3.2.3 电化学测量  55-56
  3.3 实验结果与讨论  56-64
    3.3.1 循环伏安法表征  56-58
    3.3.2 交流阻抗法表征  58-60
    3.3.3 自组装膜的SECM 表征  60-62
    3.3.4 不同修饰电极在对苯二酚溶液中的电化学行为  62-64
  3.4 结论  64-65
  参考文献  65-67
在读硕士期间发表的论文  67-68
致谢  68

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 有机化学 > 杂环化合物
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