【摘要】：無機層狀化合物材料因其具有獨特的結構特性,能夠通過插層技術將功能性的客體分子引入到主體層間而不破壞基本的層狀結構,并且獲得的復合材料具有高度的穩(wěn)定性。通過插層反應得到的納米復合材料,兼具層狀主體和客體分子的優(yōu)異性能,在電化學及生物傳感器、光學、催化材料、吸附分離和納米器件等領域表現(xiàn)出潛在的應用價值。本文選擇陽離子型層狀化合物(α-Zr P、KLa Nb2O7)和陰離子型層狀化合物(Cu2(OH)3NO3、Zn5(OH)8(NO3)2·2H2O、Co-Al LDHs)為層狀主體,銨鹽型金屬卟啉(Mn TMPy P、Fe TMPy P、Co TMPy P)和磺酸鹽型金屬卟啉(Mn TSPP)為客體分子,制備了8種新型的無機-有機復合材料,并考察了其電化學性質。主要研究內容如下:1.分別用稍加修改的氟配法和高溫固相法制備了主體材料α-Zr P和KLa Nb2O7,采用剝離法(α-Zr P主體材料和酸化產物HLa Nb2O7分散到一定體積的TBAOH水溶液中)將其剝離成納米片層,對其進行zeta電位及TEM測定,然后與銨鹽型金屬卟啉(Mn TMPy P、Fe TMPy P、Co TMPy P)進行自組裝,獲得5種層狀復合材料,并通過XRD、IR、UV-vis、SEM、TG-DTA等表征手段對其進行分析。2.分別采用恒壓滴液漏斗滴加法和尿素水解法制備主體材料Cu2(OH)3NO3、Zn5(OH)8(NO3)2·2H2O和Co-Al-CO3 LDHs,在氮氣氛圍中進行剝離(將Cu2(OH)3NO3、Zn5(OH)8(NO3)2·2H2O和離子交換產物Co-Al-NO3 LDHs分散到一定體積的甲酰胺溶劑中),對得到的納米片分散液進行zeta電位及AFM測定,然后加入氮氣飽和的磺酸鹽型金屬卟啉溶液(Mn TSPP),獲得3種層狀復合材料,并利用XRD、IR、UV-vis、SEM表征手段對其進行測定。3.采用三電極體系,應用循環(huán)伏安法(CV)和微分脈沖法(DPV)測試了修飾電極Mn TMPy P-α-Zr P/GCE、Co TMPy P-α-Zr P/GCE以及Mn TMPy P-La Nb2O7/GCE、Fe TMPy P-La Nb2O7/GCE、Co TMPy P-La Nb2O7/GCE在中性磷酸鹽緩沖溶液中的電化學性能,結果表明修飾電極對氧氣、亞硝酸鈉、抗壞血酸和一水合肼有一定的催化作用。4.利用上述相同的電化學測試方法,考察了修飾電極Mn TSPP-Cu2(OH)3NO3/GCE、Mn TSPP-Zn5(OH)8(NO3)2·2H2O/GCE和Mn TSPP/Co-Al LDHs在中性磷酸鹽緩沖溶液中的電化學性質,結果表明Mn TSPP-Zn5(OH)8(NO3)2·2H2O/GCE和Mn TSPP/Co-Al LDHs復合薄膜中的功能性金屬卟啉分子MnTSPP表現(xiàn)出較好的電子轉移特征。
[Abstract]:Because of its unique structural properties, inorganic layered compound materials can introduce functional guest molecules into the host layer by intercalation without destroying the basic layered structure, and the obtained composites have a high degree of stability. The nanocomposites prepared by intercalation reaction have both excellent properties of layered host and guest molecules, and have shown potential applications in electrochemical and biosensor, optics, catalytic materials, adsorption separation and nanodevices. In this paper, cationic and anionic layered compounds (Cu2 (OH) _ 3NO _ 3N _ 3Zn _ 5 (OH) _ 8 (NO3) _ 2H _ 2O _ (Co-Al) LDHs) are selected as the layered host, and the ammonium salt metalloporphyrin (Mn TMPy PnFe TMPy PCoCo TMPy P) and sulfonate metalloporphyrin (Mn TSPP) are used as guest molecules. Eight new inorganic-organic composites were prepared and their electrochemical properties were investigated. The main contents are as follows: 1. The main materials 偽-Zr P and KLa Nb2O7, were prepared by slightly modified fluorine matching method and high temperature solid state method respectively. The 偽-Zr P main material and the acidified product HLa Nb2O7 dispersed in a certain volume of TBAOH aqueous solution were peeled off into nano-lamellae by stripping method. The zeta potential and TEM were measured, and then self-assembled with ammonium metalloporphyrin (Mn TMPy), Fe, TMPy and Co TMPy P). Five kinds of laminated composites were obtained and analyzed by means of XRD,IR,UV-vis,SEM,TG-DTA and other characterization methods. 2. The main materials Cu2 (OH) _ 3NO _ 3n _ 3n _ 5 Zn _ 5 (OH) _ 8 (NO3) _ 2 2H2O and Co-Al-CO3 LDHs, were prepared by constant pressure drop trickle drop addition method and urea hydrolysis method respectively in nitrogen atmosphere. (Cu2 (OH) _ 3no _ 3n _ 3n _ 3n _ 5 Zn _ 5 (OH) _ 8 (NO3) _ 22H2O and the ion exchange product Co-Al-NO3 LDHs were dispersed in a certain volume of formamide solvent). The zeta potential and AFM of the nanoparticles were measured. Then three kinds of laminated composites were obtained by adding nitrogen-saturated sulfonate metalloporphyrin (Mn TSPP),) solution and determined by XRD,IR,UV-vis,SEM characterization. The electrochemical properties of modified Mn TMPy P- 偽-Zr P- / GCE-Co TMPy P- 偽-Zr P/GCE and Mn TMPy P-La Nb2O7/GCE,Fe TMPy P-La Nb2O7/GCE,Co TMPy P-La Nb2O7/GCE in neutral phosphate buffer solution were measured by cyclic voltammetry (CV) and differential pulse method (DPV) with three-electrode system. The results showed that the modified electrode could catalyze oxygen, sodium nitrite, ascorbic acid and hydrazine hydrate. The electrochemical properties of mn TSPP-Zn5 (OH) 8 (NO3) 2 2H2O/GCE and Mn TSPP/Co-Al LDHs at the modified Mn TSPP-Cu2 (OH) 3NO 3 / GCEC TSPP-Zn5 (OH) 8 (NO3) 2 2H2O/GCE in neutral phosphate buffer solution were investigated by using the same electrochemical method mentioned above. The results show that the functional metalloporphyrin molecule MnTSPP in Mn TSPP-Zn5 (OH) _ 8 (NO3) _ 2 2H2O/GCE and Mn TSPP/Co-Al LDHs composite films exhibits good electron transfer characteristics.
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33

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