以铁氧化物为活性中心的电催化材料的制备(2)

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2.5.3 γ-Fe2O3/rGO-PANI的制备 12

2.5.4 rGO-Fe2O3@PANI的制备 13

3. 纳米材料结构确认及对亚硝酸盐的电催化性能 14

3.1 引言 14

3.2 红外检测 14

3.3 XRD检测 15

3.4 循环伏安法检测 16

3.5 γ-Fe2O3-rGO@PANI的Amperometric i-t检测 17

3.6 小结 19

4. 结语 20

致谢 21

参考文献 22

1. 绪论

1.1 亚硝酸盐

亚硝酸盐在自然环境和人类社会中无处不在，是大自然中非常普遍存在的含氮盐，氮是植物的三大营养之一，在食品产业中也被用作食品防腐剂和添加剂[1]。随着人类社会的发展，人类在农业和工业上大量使用含氮的盐和有机物，淡水资源的污染问题日益严重，关于此的环境污染问题已经引起了世界范围的高度重视。世界卫生组织规定饮用水中亚硝酸盐的含量不能超过3 mgL-1[2]。日常用水中亚硝酸盐的污染会引发很多疾病如蓝婴综合症、高铁血红蛋白症和胃癌等，这些疾病都是由亚硝酸盐和胺类物质反应所生成的亚硝胺造成的。正是因为亚硝酸盐对环境和人类健康带来了严重的危害，所以灵敏地检测亚硝酸盐的浓度已经是一个值得去重视的课题。有不少的方法已经在实际中得到应用来检测亚硝酸盐，包括毛细管电泳法、分光光度法、色谱法、化学荧光法等，然而上述分析方法基本都需要价格不菲的仪器和设备、繁复的检测步骤并且耗时严重，对比与此，电化学方法来检测亚硝酸盐则可以做到既廉价又灵敏，而且耗时少。此外，省去对样品进行预处理而且对于常见的其他干扰物质能保持一定的稳定性的电化学检测方法成为重中之重。所以，在修饰电极上已经有用各种复合纳米材料来替代传统的电极，并且已经取得了非常大的进展，这些纳米复合材料可以降低过电压和提高亚硝酸盐传感的灵敏度，而且已经有文献报道构建了不同的基于化学修饰电极的电化学传感器。Radhakrishnan等[3]通过水热反应一步制备了Fe2O3/rGO复合材料，该材料为一种片状的具有大有效表面的结构，能有效提高了电极和亚硝酸盐之间的电荷转移效率，提升电化学检测灵敏度。

鉴于碳材料的丰富性和稳定性，不同的碳材料已被研究其潜在的应用。特别令人感兴趣的是石墨烯，一个新型的碳材料，它由一个单一的原子层的碳原子平面二维（2D）结构构成，提供了很高的纳米晶体表面附着的表面面积，因此能防止聚合[4]。石墨烯的几个非常理想的性能进一步有利于它们的潜在应用。首先，它的良好的电学和光学特性使得其作为高性能电子转移的载体在电化学应用中的应用变得可能。其次，石墨烯基复合材料具有良好的机械性能和热性能，这对于满足电子设备对稳定性热释放方面费需求十分重要[5]。最后，石墨烯基纳米复合材料的开发成本低和并且制备方法简单，因此有利于其在实际中进行应用。这些纳米复合材料在复合之后可以表现出独特的特性，不仅在它们的结构组成上，而且体现在新颖的物理性质和从协同效应产生的化学性质和石墨烯的耦合的纳米结构，导致其性能的进一步完善[3]。因此，所有这些出色的性能的结合使得加工和修饰石墨烯基功能材料在各种方向的应用成为可能，并成为理想的选择。