基于γ-氧化铁聚多巴胺-没食子酸的螯合电极的制备及其分析性能测试 (2)
本文试从纳米材料在电化学方面的应用入手，探究多种材料复合制备的纳米材料的结构和电化学功能，为拓宽其未来的应用建立基础。
1.2 电化学传感器简介
电化学传感器是将待测物质的化学信号转变为电信号，并将电信号进行放大，然后通过显示器进行表示的设备。电化学传感器最早在20世纪50年代出现，当时被用于氧气监测。20世纪80年代之后，小型的电化学传感器被用来检测PEL范围之内的多种有毒气体，并显示出良好的选择性与敏感性。目前，电化学传感器广泛应用于各种静态与动态应用场合，以保证生产与工作的正常进行。
本文中制备的电化学传感器为离子传感器，通过制得的材料与金属离子螯合，以进行进一步的电化学实验。
1.3 纳米材料简介
纳米(Nanometer)是一个长度单位，大约3~4个原子的宽度，为10-9m。纳米材料是指在材料的三文空间结构中，至少有一文处于纳米尺度范围 (1~100 nm)，或由其作为基本单元结构的材料。纳米材料的大小恰好介于原子和宏观物质之间，往往其性能会与其在整体物质形态时的性能（诸如力学、热学、电学、磁学等等）发生很大程度的改变。[3]
纳米材料根据材料形态分为纳米粒子原子团、纳米纤文或管、纳米层或膜材料、块体纳米材料四种基本类型[4]。纳米材料按材料科学体系划分又能进一步分为纳米陶瓷材料、纳米金属材料、纳米高分子材料、及纳米复合材料等等[5]。纳米材料的微观结构主要由纳米晶粒和晶粒界面两部分结构组成，其晶粒中原子的长程有序排列，而晶粒界面由大量的无序原子组成，界面原子占纳米颗粒总质量的百分比达15%~ 50%[6-7]。
因此，纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点，在当今的新材料研究领域中最富有潜力，并对未来经济和社会发展将会具有十分重要的影响[8-9]。
1.4 纳米材料在传感器中的应用
在电化学和生物传感领域中，纳米粒子及其复合物的应用研究才刚刚起步，不过从21世纪开始迅速发展，并且取得了许多惊人的成果。科学家们多将生物技术和纳米技术共同应用于制备生物传感器。研究表明，在传感器中加入纳米粒子后，电子传输能力得到提高，比表面积大大增加，从而提升了传感器的各项系数，检测性能较过去也有突飞猛进的提高。
S. H. Huang等人采用原位聚合法在Fe3O4磁性纳米粒子表面聚合包覆一层聚丙烯酸之后，用二乙烯三胺对所合成的纳米材料进行胺功能化，将用于吸附水中重金属离子的处理。结果表明，合成的纳米复合材料对Cu2+和Cr2+的吸附效果显著，在水处理领域应用前景广阔。[10]
C. J. Huang等通过溶胶-凝胶法制备了环氧树脂/SiO2纳米复合材料，低温时，材料的机械性能随着SiO2含量的增大而提高，呈现正比例关系；而常温时，材料的机械性能随着SiO2含量的增大呈现先提高后减弱的变化趋势；随着SiO2含量的增大，材料的玻璃化温度逐渐升高，平均热膨胀系数逐渐减小。该材料在不同温度下体现的不同性质能够应用于温度传感器方面。[11]
1.5 γ-氧化铁/聚多巴胺-没食子酸复合材料的制备
1.5.1 γ-Fe2O3
1.5.1.1 γ-Fe2O3的制备
在有FeO(OH)晶种悬浮的亚铁盐(FeSO4)水溶液中，将金属铁用氧气或空气氧化，生成的FeO(OH)经过脱水、还原、氧化等工序后，所产生的γ-Fe2O3晶体的最小轴比不小于4:1。晶种是将FeO(OH)的水悬浮液用氧气或空气在10小时内氧化而成，继续生成的FeO(OH)按小于1 g/L/h的生成速度，而FeO(OH)晶种的原始含量为5~10 g/L，反应到生成FeO(OH)的量小于等于最初使用的晶种重量的优尔倍为止。据研究发现，铁的有机物热解机理为：有机物中的还原性物质将Fe(III)还原为Fe3O4，再经空气中氧气氧化则得γ-Fe2O3，而在较高的温度下，γ-Fe2O3会转变成稳定的α-Fe2O3。[12]
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