几种电活性物质在纳米复合材料上的光伏安行为分析

摘要

本文制备了CdS量子点(CdS QDs)、BiOI纳米片(BiOI NPs)，并将少量还原氧化石墨烯(RGO)与其复合得到CdS-RGO、BiOI-RGO纳米复合材料，将其用于修饰GCE制备了具有很好的光电催化活性的CdS-RGO/GCE、BiOI-RGO/GCE，用于不同电化学活性底物的光伏安行为分析，主要研究内容包括以下两个部分： 1、用水热法合成了具有良好水溶性的CdS QDs,将少量的RGO引入CdS QDs中，得到纳米复合材料CdS-RGO，将其滴涂到GCE上，构建了纳米复合材料修饰电极。利用构建的具有光电催化活性的复合膜修饰电极研究了2,4-二氯酚(DCP)，对苯二酚(HQ)和K3[Fe(CN)6]的光伏安行为，这三种底物分别代表不可逆体系、准可逆体系和可逆体系。在不加光条件下，在HQ和K3[Fe(CN)6]的循环伏安曲线中出现了一对氧化还原峰。在可见光照射下，HQ和K3[Fe(CN)6]的循环伏安曲线变为了“S”形。相比之下，DCP的循环伏安曲线在光照条件下仍然有一个不可逆的氧化峰，在光电催化作用下，氧化峰电流增加。进一步研究发现，HQ和K3[Fe(CN)6]的光伏安曲线形状不受pH和光照强度的影响,但是可以通过改变扫描速率和底物浓度调整。在此光电化学传感器上，采用光伏安的响应检测DCP，校准灵敏度为0.369A/M，传统的循环伏安检测校准灵敏度为0.213A/M，相比之下光伏安检测更有优势。且构建的CdS-RGO/GCE复合膜电极具有好的重现性和稳定性。 2、本研究利用低温水浴法制备了BiOI NPs。BiOI-RGO复合材料通过BiOI和RGO超声混合制得。基于此构建了具有光电催化活性的BiOI-RGO/GCE复合膜修饰电极。利用构建的BiOI-RGO/GCE研究了CAP的光伏安行为。首先在不加光照时，氯霉素(CAP)的循环伏安曲线出现一对氧化还原峰，这表明在缺质子的溶液中，CAP的氧化还原是准可逆的。可见光照射下，在BiOI-RGO复合物的光电催化作用下，CAP阴极还原峰的峰电流增加直至达到极限电流。因此，CAP的阴极光伏安曲线变成了“S”形。通过改变BiOI-RGO复合物中RGO的含量，BiOI-RGO复合材料的电子传输能力改变，CAP光伏安曲线的形状随之发生变化。而且，改变扫描速率和底物浓度也能调节CAP在BiOI-RGO修饰电极上的光伏安形状，因为它们分别影响了光伏安过程中的电子转移速率和物质转移速率。

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