仿植物网状纤维的纳米电化学传感器-FDUROP-复旦大学.pdfVIP

仿植物网状纤维的纳米电化学传感器 曾济人1 指导教师：张丽娟2 （1.化学系； 2.先进材料实验室） 摘要：本课题以柚皮纤维天然植物模板作为碳源前体，通过煅烧碳化一步合成了具有三维大 孔网状形貌的碳基底，通过镍催化石墨化的方法提高了基底的导电性，并在基底上分 别生长了氧化钛与钴酸镍两种半导体纳米线，实现了对过氧化氢的电化学检测，灵敏 度达772 μA ·mmol ·L-1 ·cm-2 。并且本课题还在所合成器件上生长了Hela 细胞，证明 了该器件可以作为细胞的三维生长基底。 关键词：三维网状纤维；碳基底；传感；过氧化氢；细胞 Nano Photoelectrochemical Sensor Based on Mesh-like Plant Fiber Abstract: In this program, 3-dimensinal macroporous carbon matrix with mesh-like morphology was synthesized through direct high-temperature carbonization of natural pomelo peel fiber. The electric conductivity of the matrix was enhanced by nickel-catalyzed graphitization. Two kinds of semiconductor nanowire, titanium dioxide (TiO ) and 2 nickel cobalt oxide (NiCo O ) were grown directly on the conductive carbon matrix to 2 4 fabricate a electrochemical sensor of hydrogen peroxide and the sensitivity reached -1 -2 772 μA ·mmol ·L ·cm In addition, in this program, Hela cells was also cultivated on the fabricated device, showing the device could serve as a 3d growing matrix for cells. Key words: 3-dimensional mesh-like fiber; carbon matrix; sensor; H O ; cell 2 2 1 引言 在电化学实验中，多数器件一般都由两个部分组成：导电基底与敏感元件材料。而常见 的导电基底主要有三类：（1）泡沫金属，如泡沫镍，泡沫铜等。这类导电基底具有三维多 孔的网状形貌，孔径尺寸在微米级，常被用作超级电容器、电催化剂、电池电极等材料的导 电基底。但是泡沫金属对环境pH 十分敏感，无法在酸性体系下工作。（2 ）导电玻璃，如 氧化铟锡（ITO ）玻璃，掺氟二氧化锡（FTO ）玻璃等。这类导电基底对酸碱不敏感，稳定 性较好，常被用作电化学传感器、太阳能电池电极等材料的导电基底。但是导电玻璃没有微 观的三维形貌，仅为平面结构。（3 ）碳材料，如碳纳米管、石墨烯、乙炔黑等。这类材料 可以在微观下与其它材料形成复合结构，以提供导电性能。因此，碳材料不仅常用作电极材 料中的导电剂，也常用作许多半导体材料的导电基底。但是在随后的应用中，必须用粘合剂 将粉末材料粘合、制作成为薄膜状的极片，或是涂抹在玻碳电极等