摘要：随着电化学生物传感器的不断发展,出现了众多性能优异,测试精准的电化学生物传感器,并被运用于医疗、安全检...随着电化学生物传感器的不断发展,出现了众多性能优异,测试精准的电化学生物传感器,并被运用于医疗、安全检测、食品安全和环境保护等多个领域。由于生物传感器具有检测过程简单,准确性高,灵敏度高等优点,成为各种检测应用的研究重点。但随着电化学生物传感器的不断普及,其研究更多是考虑到用户的需求,传感器设备逐渐趋于微型化、便携化。因此,近年来出现了印刷电极、酶膜反应器等新型传感器。他们除了具有检测的高效性和稳定性外,还具有方便用户使用与测量的优势。本文通过制备出柔性葡萄糖和乳酸传感器,并制备出性能优异的酶膜传感器,实现传感器的高效化、便携化和微型化等目的。首先,通过在SBS薄膜中掺入PEDOT:PSS水溶液以及MWNT-OH制备出导电高分子薄膜,并作为一种传感器电极使用,使用壳聚糖与戊二醛的交联来固定氧化酶,制备出电化学性能良好的柔性葡萄糖生物传感器和柔性乳酸生物传感器。制备的柔性葡萄糖生物传感器,其检测线性范围为0~6 m M,线性回归方程为I=2.21*c+1.4455,R~2=0.996,检测灵敏度为2.21μA/m M,检出限为12μM(S/N=3)。制备的柔性乳酸生物传感器,其检测线性范围为0.2~1.6 m M,线性回归方程为I=7.00*c+0.5796,R~2=0.9935,检测灵敏度为7.00μA/m M,检出限为7.87μM(S/N=3)。这两种传感器均具有良好的稳定性和抗干扰性能。其次,通过改进后的Hummers法成功制备出氧化石墨烯,并通过溶剂热法制备出G-Pt NPs,作为电化学敏感材料制备出乳酸生物传感器,具有良好的检测稳定性和抗干扰性能,其检测线性范围为0~1.2 m M,线性回归方程为I=2.08*c+0.1623,R~2=0.990,检测灵敏度为2.08μA/m M,检出限为12.5μM(S/N=3)。同时,所制备出的柔性乳酸生物传感器,具有良好的检测稳定性和重现性,检测灵敏度为2.08μA/m M,通过对人体汗液进行实时检测,发现该柔性乳酸传感器可以对人体汗液进行检测。最后,通过在PVB薄膜中加入MWNT-OH制备导电薄膜基底,修饰上氧化酶,制备出性能优异的葡萄糖和乳酸生物传感器。其中,使用1%PVB制备出的葡萄糖传感器,其检测线性范围为0~3 m M,线性回归方程为I=0.03*c+0.0305,R~2=0.993,检测灵敏度为0.03μA/m M,检出限为49.1μM(S/N=3)。加入TTF后,其检测线性范围增加到为0~32 m M,线性回归方程为I=0.26*c+0.4899,R~2=0.990,检测灵敏度为0.26μA/m M,检出限为62.8μM(S/N=3),线性检测浓度范围大大提高。另外,使用1%PVB制备出的乳酸传感器,其检测线性范围为0.5~1.5 m M,线性回归方程为I=0.20*c+0.0967,R~2=0.992,检测灵敏度为0.20μA/m M,检出限为18.8μM(S/N=3)。加入TTF后,使用0.1%GA固定LOx制备出乳酸传感器,其检测线性范围为2~5 m M,线性回归方程为I=1.51*c+1.4956,R~2=0.991,检测灵敏度为1.51μA/m M,检出限为2.98μM(S/N=3),线性检测浓度范围有所提高。更多还原显示全部
摘要：由于钠资源具有分布广泛、成本低廉、环境无污染等优点,钠离子电池被广泛认为是非常有可能替代锂离子电池的...由于钠资源具有分布广泛、成本低廉、环境无污染等优点,钠离子电池被广泛认为是非常有可能替代锂离子电池的二次电池。在2016年,电池级别碳酸锂的均价增长了两倍以上,锂资源价格的快速上涨和分布不均使得钠离子电池的资源优势变得更加明显。然而,钠离子相比于锂离子的大半径和高质量,使钠离子的嵌入和脱嵌需要电极材料具有更大的钠离子迁移通道,因此,寻找到一种具有优越性能的钠离子电池材料变得非常困难。在正极材料方面,Na3V2(PO4)3拥有独特的NASICON(钠超离子导体)结构和良好的热稳定性,是一种非常有工业化前景的正极材料,也是当前钠离子电池正极材料领域的研究热点。本文以Na3V2(PO4)3为研究对象,以改善钠离子电池电化学性能为目标,设计了几种不同Na3V2(PO4)3的改性材料。具体研究内容和结果如下:(1)利用冷冻干燥技术结合后续热处理合成了石墨烯负载的碳包覆多孔Na3V2(PO4)3纳米颗粒,同时研究了冷冻干燥技术和双层碳包覆对于Na3V2(PO4)3颗粒微观形貌和电化学性能的影响。研究表明,冷冻干燥技术创造了多孔的结构和较高的比表面积(143.7 m2 g-1),有利于Na3V2(PO4)3纳米颗粒与电解液的充分接触。石墨烯基底和表面碳层共同构筑了稳定的三维导电网络,有利于提高Na3V2(PO4)3颗粒的电子电导。并且在高温成相过程中,双层碳包覆可以抑制颗粒的团聚,使得合成的Na3V2(PO4)3复合材料的颗粒尺寸保持纳米尺度。基于以上特性,该材料用于钠离子电池正极材料时表现出非常优越的倍率性能和循环性能,电流密度从0.2 C变化到60 C,其容量保持率高达67.9%。在10 C电流密度下,1000次循环之后,其可逆容量稳定在97.2 mAh g-1,容量保持率为95.0%。在40 C电流密度下循环1500次,容量保持率仍可达到82.0%。(2)研究了基于冷冻干燥技术制备的Mn掺杂的多孔Na3V2-xMnx(PO4)3/C材料,主要研究了Mn掺杂对于Na3V2(PO4)3材料微观形貌和电化学性能的影响。通过对掺杂样品的XRD结果精修可以得出,Mn离子的掺入增大了Na3V2(PO4)3的晶胞体积,有利于钠离子的迁移。同时,交流阻抗和循环伏安测试结果显示,Mn掺杂提高了材料的电子电导和离子电导。基于以上原因,Na3V1.8Mn0.2(PO4)3/C在30 C的电流密度下表现出77.8mA h g-1的可逆比容量。在30 C的超大电流密度下循环10000次,从初始比容量78.9 mA h g-1衰减到64.7 mA h g-1,容量保持率为82.0%,单次循环仅损失了0.0018%的可逆比容量,表现出超长的循环稳定性。更多还原显示全部
