金屬卟啉催化氧分子還原反應(yīng)的電化學(xué)研究.pdf

1、液/液界面被認(rèn)為是最簡(jiǎn)單的模擬生物膜的模型，液/液界面被廣泛用于多相催化、生物燃料電池、生物膜模擬等方面的研究。其中在模擬生物膜氧分子還原反應(yīng)方面，發(fā)展廉價(jià)、高效、生物兼容性好的催化劑仍是目前液/液界面的研究熱點(diǎn)之一。氧分子還原反應(yīng)是好氧生物機(jī)體呼吸鏈過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵步驟。在自然界中，氧分子還原反應(yīng)發(fā)生在軟界面（生物膜）上。生物膜兩側(cè)的電勢(shì)差提供了氧分子還原反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力，此外生物膜還可將反應(yīng)物和產(chǎn)物進(jìn)行物理分離。
　　卟啉及其金屬

2、配合物廣泛存在于動(dòng)植物體內(nèi)。是動(dòng)植物體內(nèi)生命活性物質(zhì)的核心部分。近年來(lái)，卟啉化合物尤其金屬卟啉化合物日益成為催化、分子識(shí)別、光電轉(zhuǎn)換、記憶材料等領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。卟啉類化合物由于其特殊的結(jié)構(gòu)也被廣泛應(yīng)用自組裝膜領(lǐng)域的研究，而且已發(fā)揮出其它自組裝分子無(wú)法比擬的作用。
　　本文主要以生物體中一類與生命活動(dòng)息息相關(guān)的生物分子—金屬卟啉分子為研究對(duì)象，應(yīng)用各種電化學(xué)方法，較為系統(tǒng)地研究了液/液界面上金屬卟啉分子催化氧分子還原反應(yīng)以及制備了具

3、有三維結(jié)構(gòu)的納米-鈷卟啉修飾電極，考察了納米-鈷卟啉修飾電極催化氧分子還原的電催化性能。
　　本文共分為四部分，主要包括以下內(nèi)容：
　　1．綜述了液/液界面電化學(xué)的發(fā)展歷程，介紹了液/液界面電化學(xué)的基本理論及其在電催化方面的發(fā)展和應(yīng)用，最后展望了液/液界面電化學(xué)的應(yīng)用前景。此外，本章還詳述了液/液界面電催化氧還原反應(yīng)的原理和四電極實(shí)驗(yàn)方法。
　　2．采用四電極系統(tǒng)研究了金屬卟啉CoTPP在水/DCE界面上參與TTF氧還

4、原反應(yīng)的催化性能。實(shí)驗(yàn)分別通過(guò)電化學(xué)循環(huán)伏安和紫外-可見(jiàn)光譜方法證明了CoTPP可以催化TTF與O2的反應(yīng)，該反應(yīng)主要經(jīng)二電子還原機(jī)理生成H2O2。
　　3.通過(guò)自組裝技術(shù)制備了具有三維結(jié)構(gòu)的卟啉修飾電極(GNPs-TDPPCo(II)/SAMs)，并考察了納米介入后修飾電極的電化學(xué)特征及其在中性條件下對(duì)分子氧的電催化性能。結(jié)果表明，金納米的介入能有效提高鈷卟啉修飾電極對(duì)分子氧的催化效果，分子氧在納米介入后的卟啉修飾電極上的還原峰

5、在-173 mV出現(xiàn)，與多晶裸金電極相比正移了約160 mV，且有更強(qiáng)的峰電流。納米修飾電極對(duì)分子氧的電催化還原是一步四電子轉(zhuǎn)移過(guò)程，還原產(chǎn)物為H2O，且能很好的保持催化活性。
　　4.制備新型高靈敏的銅離子傳感器利用循環(huán)伏安法將calix[4]arene（杯[4]芳烴）帶有苯甲酰基或硝基苯偶氮基團(tuán)等化合物電鍍?cè)诮痣姌O上。利用掃描式電子顯微鏡和電化學(xué)阻抗頻譜來(lái)觀察感測(cè)膜的表面結(jié)構(gòu)。利用差式脈沖伏安法來(lái)探討不同的掃描周期，緩沖溶液的