钴氮双掺杂多孔碳材料的制备及其电化学检测H2O2的研究文献综述

 2021-10-27 21:57:14

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钴氮双掺杂多孔碳材料的制备及其电化学检测H2O2的研究1.1引言过氧化氢(H2O2)与我们的生活息息相关,属于生物系统里缺一不可的化学物,它能够显著影响了细胞的代谢以及功能,浓度极高的H2O2还有可能造成细胞的死亡。

H2O2通常被用作杀菌消毒剂[1],在食品行业领域内得到大规模的使用,为了与以人为本的现代理念相呼应,首先应该考虑并处理好可能出现的残存问题,因此对H2O2的检测就显得尤为重要。

另外,H2O2在化学工业也应用广泛,是大部分有机物及过氧化物的合成原料。

近年来,我国对精细化工的生产研制给予高度重视,加大力度来研制全新产品[2],包括H2O2的各类下游产品,使得H2O2在化工领域的需求逐年攀升。

综上所述,对H2O2的检测极为关键。

1.2 H2O2的电化学检测1.2.1 检测原理电化学检测主要包含了电位滴定分析法、电流传感器法、极谱法和电化学发光法这四种不同的办法,在这些办法之中使用最多的便是电流传感器法[3]。

这种电化学检测方式是在工作电极和参比电极间施加一外加电压,从而使得相关的电活性物质产生还原或者是氧化反应,电子在电极的表层上进行的传输活动受被检测物质所具有的氧化还原反应或催化方面的性能水平影响。

如图1-1为H2O2电化学检测的示意图,H2O2分子中的氧元素为-1价,在外加电势下被还原,产生的化学信号被分子识别元件所感知,经过信号转换器将其转变为电信号,若产生的电位较低还需经过信号放大器放大信号,最终将电信号输出。

图1-1 H2O2电化学检测的示意图1.2.2 氮掺杂多孔碳材料用于H2O2电化学检测为有效提升催化剂的电催化性能,在碳结构中掺杂氮原子来提升碳载体的催化能力已经成为研究热点。

氮掺杂碳材料不但能够使得碳载体和金属催化剂之间的结合强度得到有效提升,更为关键的是,氮原子掺杂于碳材料中形成吡啶氮、吡咯氮、石墨氮,吡啶氮和吡咯氮的孤电子对有利于促进氧化还原反应(图1-4),同时能够有效地减少O-O键对氧化还原反应的阻碍能力,以此使得催化剂所具有的催化性能得到提升[4-8]。

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