類水滑石納米片@ZIF-67復合材料修飾電極材料及其優點介紹
沸石咪唑骨架(ZIF)是金屬有機框架(MOFs)的一種,與其它大多數MOFs相比,具有易于合成、熱穩定性、和化學穩定性等優點,在氣體儲存、分離、化學傳感和催化等方面顯示出巨大的潛力。但是ZIF容易聚集成大塊而導致失去孔狀結構,大大降低了其電化學催化性能。如果選擇合適的模板作為支架和導向劑采用外延式制備ZIF,則能避免ZIF聚集,保證其優良的電化學催化性能。
類水滑石(LDH)是一類二維層狀納米材料,因其片層攜帶正電荷,近年來被用于固定帶負電荷的生物分子制備相應的納米雜化物。另外,相比于其他無機基體,LDH擁有多功能的物理和化學性能,例如豐富的化學成分,可調的結構特性以及制備變量,這些固有的**性能使得LDH成為一種**的主體結構來固定分子。大量基于LDH的電化學傳感器已經研究,表現出了**的靈敏度以及低的米氏常數。為了提高LDH的電化學催化性能,我們將其剝離成類水滑石納米片(LDHNS),因而提高了其比表面積,充分暴露了其催化位點,提高了其電化學催化性能。但剝離狀態的LDHNS在水介質中很容易聚集恢復成LDH大塊的狀態,只能以膠體溶液的形式使用,大大限制了LDH的在電化學領域的發展。
為了解決以上材料單獨使用時存在的缺陷,我們通過在CoAl-LDHNS上原位生長ZIF-67,制備Co-Al ELDH@ZIF-67納米復合物,采用該復合物對GCE進行修飾,充分發揮CoAl-LDHNS和ZIF-67作為修飾電極材料的協同作用
本實驗的目的之一是提供一種類水滑石納米片@ZIF-67復合材料修飾電極,即在甲酰胺中剝離后的類水滑石納米片上原位生長ZIF-67制備所述CoAl-LDHNS@ZIF-67,并以該復合物制備相應的修飾電極。 本實驗的目的之二是提供一種類水滑石納米片@ZIF-67復合材料修飾電極的制備方法,其特征在于包括以下具體步驟:
(a)CoAl-LDHNS的制備 將二價金屬鹽Co(NO3)2·6H2O和三價金屬鹽Al(NO3)3·9H2O按一定的摩爾比溶于一定體積的甲酰胺中,總金屬離子濃度為0.03mol/L,再用適量0.1mol/L NaOH溶液滴定,將溶液的pH調節至8.5,將得到的CoAl-LDHNS膠體溶液離心洗滌后得CoAl-LDHNS,備用;
(b)CoAl-LDHNS@ZIF-67的制備 稱取1.83g步驟(a)中所得CoAl-LDHNS,置于盛有一定體積甲酰胺的燒杯中,超聲4h得分散液A,再稱取0.75g的二甲基咪唑溶于相同體積的甲酰胺中得溶液B,在攪拌條件下,將溶液B按一定的速度勻速滴入上述分散液A中,反應液在50℃水浴條件下反應24h,再室溫老化24h,5000rpm離心10min后,用去離子水和乙醇洗滌數次,在60℃干燥過夜,得CoAl-LDHNS@ZIF-67復合材料;
(c)CoAl-LDHNS@ZIF-67復合材料修飾GCE的制備 將基底電極打磨拋光成鏡面,再用超純水超聲清洗,室溫自然干燥后得處理好的GCE;將步驟(b)制備得到的CoAl-LDHNS@ZIF-67復合材料超聲分散于去離子水中,制備濃度為1mg/mL的分散液,取2~20μL該分散液滴涂在步驟(c)中處理好的GCE表面,室溫自然干燥后即得CoAl-LDHNS@ZIF-67復合膜修飾GCE;
本實驗的之三是提供一種類水滑石納米片@ZIF-67復合材料修飾電極在檢測萘酚異構體的應用。
檢測方法為:
(a)以0.1mol/L pH 8.0的磷酸鹽緩沖液為支持電解質,將含有不同量的α-萘酚和β-萘酚單一或二者混合的電解質溶液加入電解池中,以修飾電極為工作電極,用差分脈沖伏安法檢測,分別得到α-萘酚和β-萘酚的氧化峰電流與其濃度的線性回歸方程,
(b)采用同樣方法測定待測樣品中α-萘酚和β-萘酚的氧化峰電流,代入線性回歸方程,即得待測樣品中α-萘酚和β-萘酚的含量。
本實驗與現有技術相比,具有如下有益效果:
(a)本**所述的類水滑石納米片@ZIF-67復合材料是直接在甲酰胺中剝離后的類水滑石納米片上原位生長ZIF-67制備得到,避免了LDH的剝離等繁瑣步驟,制備方法簡單;
(b)所述類水滑石納米片@ZIF-67復合材料修飾電極在電催化α-萘酚和β-萘酚方面發揮了CoAl-LDHNS和ZIF-67的協同效應:ZIF-67阻止了LDHNS的聚集,增加了復合材料的活性位點和比表面積,其多孔結構提高了修飾電極對被檢測物的吸附和捕獲能力;
(c)所述類水滑石納米片@ZIF-67復合材料修飾電極在對α-萘酚和β-萘酚的同時檢測方面獲得了較寬的線性范圍(3×10-7~1.5×10-4mol/L)和較低的檢測限(α-萘酚62nmol/L,β-萘酚94nmol/L),且兩者的氧化峰明顯分開,因此可以很好的實現對萘酚異構體的同時檢測,檢測方法穩定性好,靈敏度高。
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