納米氧化鈦-β-環(huán)糊精膜光電化學(xué)傳感器的研究.pdf

1、光電化學(xué)型半導(dǎo)體傳感器是一種利用半導(dǎo)體的光電特性來檢測(cè)與光生電流或光生電壓相關(guān)的待測(cè)物質(zhì)濃度及生化過程參數(shù)的分析新技術(shù)。隨著新型半導(dǎo)體功能材料及相關(guān)加工技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，光電化學(xué)型半導(dǎo)體傳感器已在微型化、集成化、多點(diǎn)及多參數(shù)測(cè)量方面顯現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，將納米半導(dǎo)體材料應(yīng)用于光電化學(xué)傳感器領(lǐng)域的研究，有望在復(fù)雜體系中實(shí)現(xiàn)在線高靈敏、快速測(cè)定，在生物、醫(yī)藥、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品等領(lǐng)域顯示出更加廣闊的應(yīng)用前景。本研究將納米材料技術(shù)與光電化學(xué)傳感器結(jié)合在一起，

2、主要做了以下三方面的工作： 1、采用溶膠-凝膠法在金電極上逐層自組裝了納米TiO2/β-CD膜，利用石英晶體微天平現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)(QCM)、電子能譜圖掃描、電鏡掃描、紅外光譜等手段考察了納米氧化鈦與環(huán)糊精自組裝過程，證明了β-CD羥基與TiO2表面羥基存在分子間締合；對(duì)納米TiO2與β-CD組裝機(jī)理進(jìn)行了推斷，根據(jù)β-CD上伯羥基活性較高和TiO2表面吸附羥基的作用原理，提出了β-CD與TiO2組裝膜的結(jié)構(gòu)形式。 2、以甲基橙

3、為目標(biāo)物，采用電化學(xué)體系在納米TiO2/β-CD膜電極上進(jìn)行光電催化降解反應(yīng)研究，比較了復(fù)合薄膜在電催化、光催化、光電催化體系中光電催化降解效率；在光電催化體系中考察了電壓、pH值、β-CD的摻入對(duì)光電催化降解效率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著外加電壓的增加，甲基橙的降解率在100min內(nèi)從53.4％提高到91.8％，但是偏電壓也不是越高越好，當(dāng)外加電壓達(dá)到一定值時(shí)，光生載流子已達(dá)到充分分離，形成飽和的光電流。因此，在光電流接近飽和狀態(tài)時(shí)，

4、繼續(xù)增加電壓對(duì)光電催化反應(yīng)速率提高幅度不大；溶液的pH值對(duì)光電催化反應(yīng)有較大的影響，酸性條件有助于光電催化降解有機(jī)物；由于β-CD的包合作用，改善了TiO2的表面特性，增加了包合物的客體與TiO2的相互作用，提高了TiO2對(duì)包合物中的有機(jī)物催化降解效率。 3、制備了基于逐層自組裝納米TiO2/β-CD膜光電化學(xué)傳感器，并將其用于水體化學(xué)需氧量(COD)的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)證明納米TiO2/β-CD膜電極比單純的TiO2膜電極具有更好的光