有序介孔碳材料介紹
有序介孔碳材料(OMCs)是指孔徑在2～50nm之間的多孔碳材料,其特點是具有較大的比表面積、豐富的介觀結構、均一的孔徑、整齊的介孔排列、良好的導電和導熱性能.因此,在催化、吸附、分離、氣體儲存、物質傳遞等方面有著廣泛的套用.目前為止,有序介孔碳材料的研究已在多方面有所突破:利用多種方法,能夠合成穩定的高度有序介孔碳材料;通過改變反應條件,如反應物量比、pH值等,能夠調控介孔的形狀、大小等;將某些原子或官能團引入材料中,能夠改變其物理和化學性質,使之在套用上更具有指向性.本文對有序介孔碳材料的研究進展進行了簡述,包括其合成、表征、改性和套用等幾個方面,同時,對其發展前景也進行了展望.
有序介孔碳改性
介孔碳的發展引起人們極大興趣。這類碳材料有很高的表面積,均勻可調的孔徑,高的熱穩定性,可變的結構組成以及高的化學穩定性。這些特點使得介孔碳成為用來檢測某些物質電化學行為的新型材料。儘管已有一些工作用來研究介孔碳的電催化套用,但是了解它的電化學活性仍然是很重要的。此外改善這些介孔材料的物理化學以及電催化性質也是很重要的。在這個工作中,在改善這些性質以前,我們試著套用它的電化學活性去探測一些物質。在論文第一部分中,我們介紹了介孔碳在硫醇類物質的電催化活性中所起的重要作用,以及介孔碳結構的變化導致這些性質的下降。結果顯示,在介孔碳修飾的電極上,谷胱甘肽的氧化過程與半光氨酸有很大的不同,在此電極上半光氨酸的峰電位在0.47V處。這個差異對於檢測谷胱甘肽時減少半光氨酸的干擾是有幫助的。高表面積,有序的介孔結構,高靈敏度以及低的檢測限使得介孔碳成為一種新穎的無酶安培葡萄糖感測器。論文第二部分介紹了介孔碳改性。結果顯示將二茂鐵固定在介孔碳上,介孔碳的有序結構未被破壞。介孔碳-二茂鐵的電化學表征顯示二茂鐵是電化學活性的。在pH7.3的緩衝溶液中,介孔碳-二茂鐵修飾電極對抗壞血酸有很高的電催化活性,與裸的玻碳電極相比過電位有很大的下降,並且陽極電流有顯著的增強。抗壞血酸是測定尿酸的主要干擾物,在抗壞血酸存在的條件下我們用介孔碳-二茂鐵修飾電極檢測了尿酸。由於抗壞血酸和尿酸的伏安信號能被很好的區分,峰電位差為308mV,所以修飾電極能夠同時檢測抗壞血酸和尿酸。我們用一個新穎的方法實現了將氧化鐵粒子摻雜在介孔碳中,並且沒有降低介孔碳的表面積。通過分解二茂鐵衍生物在有序介孔碳結構中產生了鐵粒子。我們還對比了介孔碳包含鐵粒子材料與介孔碳的性質,發現該新材料的物理化學性質得到改善。由於介孔碳大的表面積以及在碳的結構中出現了氧化鐵粒子,使得介孔碳-鐵材料對過氧化氫的電催化得到增強。
