[16]圖3-1樣品的SEM形貌變化圖3.2TiO2-GO-Cu-BTC的電性能分析3.2.1電鍍銅的電位選擇圖3-2鍍銅電位的選擇圖3-2鍍銅電位的選擇本文選擇了以TiO2納米管為襯底，在硝酸銅和氯化鉀的混合溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安測試。由圖3-2結(jié)果顯示，在外加電壓為0V時(shí)，測試到的電流開始變?yōu)樨?fù)值，二氧化鈦納米管表面的電位在0~-0.7V時(shí)時(shí)，銅離子可以被還原成銅。為了得到一層均勻的銅覆蓋層，本文選擇了鍍銅電位為-0.4V。在這個(gè)電位條件下進(jìn)行電鍍，可以獲得均勻的小顆粒。這種選擇是基于之前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和優(yōu)化研究，以確保獲得較好的鍍銅效果并提高鍍層的均勻性。3.2.2TiO2-GO-Cu-BTC的電化學(xué)性能分析圖3-3鐵氰化鉀溶液中的電化學(xué)性能分析TiO2-GO-Cu-BTC、TiO2-Cu-BTC、TiO2-GO、TiO2本實(shí)驗(yàn)在-0.5V至1.0V的電位范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，并記錄下電壓值和相應(yīng)的電流值，通過分析得到的電流-電壓曲線，了解到材料的氧化還原特性以及其在電極反應(yīng)中的表現(xiàn)。另外，在EIS實(shí)驗(yàn)中，通過施加一小幅交流信號(hào)并測量相應(yīng)的電流響應(yīng)來研究材料的電子傳導(dǎo)性能和界面反應(yīng)情況，分析得到的阻抗譜，獲得材料的電荷傳輸過程、電極界面特性以及界面電阻等信息。圖3-3鐵氰化鉀溶液中的電化學(xué)性能分析圖3-3是TiO2-GO-Cu-BTC、TiO2-Cu-BTC、TiO2-GO、TiO2分別作為工作電極，Ag/AgCl為參比電極，鉑絲為計(jì)量電極，在0.1mol/L的氯化鉀和5mmol/L鐵氰化鉀﹑亞鐵氰化鉀混合電解液中進(jìn)行試驗(yàn)并記錄材料的電化學(xué)性能。由圖3-3可知，在葡萄糖氧化電位為0.6V時(shí)，TiO2-GO-Cu-BTC在溶液中測得的氧化峰電流為6.44μA，TiO2-Cu-BTC在溶液測得的氧化峰電流為3.05μA，TiO2-GO測得的氧化峰電流為2.28μA，而TiO2的氧化峰電流為0.63μA。TiO2-GO-Cu-BTC的電化學(xué)性能顯著優(yōu)于其他的三種材料，TiO2-GO-Cu-BTC測得的氧化峰電流是TiO2-Cu-BTC的2.11倍，并且是TiO2的10.2倍；TiO2-Cu-BTC的電流是TiO2的4.8倍，TiO2-GO的電流是TiO2的3.6倍。此外，在混合電解液中，TiO2-GO-Cu-BTC的氧化峰電流最高，表明其對電子傳輸和催化反應(yīng)有著最佳的效果，因此，TiO2-GO-Cu-BTC與TiO2-Cu-BTC可以作為一種優(yōu)良的工作電極材料用于電化學(xué)應(yīng)用。圖3-4三種材料的阻抗測試圖圖3-4三種材料的阻抗測試圖圖3-4顯示的是TiO2納米管、TiO2-Cu-BTC以及TiO2-GO-Cu-BTC三種材料的阻抗譜圖。對比分析這四張圖，顯然可以看出TiO2納米管的阻抗是最高的，而TiO2-GO-Cu-BTC、TiO2-Cu-BTC這兩種材料對應(yīng)的阻抗都比純TiO2納米管要低得多，且TiO2-GO-Cu-BTC的阻抗是最低的。由數(shù)據(jù)圖分析可知石墨烯材料的附著以及銅的電鍍層通過在材料表面形成均勻、連續(xù)的電鍍層或石墨烯薄膜，可以有效地降低材料的電阻，在電流流經(jīng)材料時(shí)，電鍍Cu和石墨烯可以提供更多的導(dǎo)電路徑，增加電流的通路這可以提高電流的傳輸效率，減少能量的損耗，并改善材料的電子性能，這都有效的提高了MOF材料的性能。圖3-5同葡萄糖濃度下各樣品的CV測試圖3.2.3葡萄糖檢測的性能圖3-5同葡萄糖濃度下各樣品的CV測試圖圖3-5為TiO2-GO-Cu-BTC、TiO2-Cu-BTC、TiO2-GO、TiO2四個(gè)工作電極在PH值為13的1mmol/L的葡萄糖與氫氧化鈉的混合電解液中通過循環(huán)伏安法所作的測試圖。由圖的測試結(jié)果顯示外加電壓在0.56V時(shí)，TiO2-GO-Cu-BTC、TiO2-Cu-BTC、TiO2的氧化電流分別為59?、19.6?、3.1?。其中的TiO2-GO-Cu-BTC的氧化峰電流相比于TiO2-Cu-BTC和TiO2分別提高了2倍和19倍，這表明TiO2納米管材料的葡萄糖的氧化電流極小甚至幾乎沒有響應(yīng)電流出現(xiàn)，而TiO2-GO-Cu-BTC、TiO2-Cu-BTC兩個(gè)電極對葡萄糖的氧化電流較為明顯，這說明MOF材料的引入增強(qiáng)了二氧化鈦納米管的電催化性能。在二氧化鈦納米管上引入MOF材料后，MOF的活性位點(diǎn)可以與葡萄糖分子相互作用，促進(jìn)氧化反應(yīng)的進(jìn)行。這種相互作用可能包括物理吸附、化學(xué)鍵形成或電荷轉(zhuǎn)移等。通過這些相互作用，MOF材料可以有效地將葡萄糖分子吸附到二氧化鈦納米管表面，并提供更多的反應(yīng)位點(diǎn)，從而增加反應(yīng)的速率和效率。此外，MOF的多孔結(jié)構(gòu)還可以提供更大的表面積，增加反應(yīng)界面，這有助于增強(qiáng)葡萄糖與氧化劑之間的傳質(zhì)率，進(jìn)一步提高氧化電流。3.2.4TiO2-GO-Cu-BTC在葡萄糖檢測中的應(yīng)用圖3-6TiO2-GO-Cu-BTC對不同濃度的葡萄糖檢測圖下圖3-6所顯示的是TiO2-GO-Cu-BTC電極分別在PH值等于13的1mmol/L、3mmol/L、5mmol/L、7mmol/L、9mmol/L的堿性葡萄糖溶液中通過循環(huán)伏安法所測得的循環(huán)伏安曲線。如圖所示結(jié)果得出，隨著葡萄糖濃度的升高，TiO圖3-6TiO2-GO-Cu-BTC對不同濃度的葡萄糖檢測圖下圖3-7是TiO2-GO-Cu-BTC電極在外加電壓為0.56V時(shí)對上述的5種不同濃度葡萄糖溶液的電流-時(shí)間圖，從1mmol/L開始，每隔50秒增加2mmol/L的濃度。TiO2-GO-Cu-BTC電極在葡萄糖濃度為3~15mmol/L的范圍內(nèi)，它的葡萄糖氧化電流較為穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)衰減，當(dāng)繼續(xù)增加葡萄糖濃度時(shí)，其氧化電流將會(huì)出現(xiàn)一定程度上的衰減，這可能是因?yàn)楦邼舛绕咸烟鞘沟秒姌O表面被覆蓋了太多的還原產(chǎn)物，導(dǎo)致反應(yīng)速率受到限制，從而降低了氧化電流。但最后因?yàn)樵诟邼舛绕咸烟亲饔孟?，電極表面的還原產(chǎn)物逐漸達(dá)到飽和狀態(tài)，使反應(yīng)速率再次增加，從而使氧化電流重新達(dá)到平衡，重新達(dá)到穩(wěn)定。圖3-7TiO2-GO-Cu-BTC對不同濃度的葡萄糖的電流-時(shí)間圖總得來說，隨著葡萄糖濃度的不斷升高，TiO2-GO-Cu-圖圖3-7TiO2-GO-Cu-BTC對不同濃度的葡萄糖的電流-時(shí)間圖圖3-8TiO2-GO-Cu-BTC的擬合曲線對同一濃度的葡萄糖氧化產(chǎn)生的電流密度取平均值，然后對電流密度和葡萄糖濃度進(jìn)行擬合，擬合曲線如圖3-8所示。得到TiO2-GO-Cu-BTC電極在葡萄糖濃度的檢測中的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為Y=0.856X+0.43且TiO2-GO-Cu-BTC電極的靈敏度為0.856?/mmol·cm-2，R2=0.9971。

4結(jié)論與展望4.1結(jié)論本研究采用電化學(xué)方法制備了不同條件下的TiO2-GO材料，并對鍍銅時(shí)間和反應(yīng)條件對材料性能和形貌的影響進(jìn)行了系統(tǒng)分析。此外，還利用化學(xué)和電化學(xué)手段成功制備了TiO2-Cu-BTC和TiO2-GO-Cu-BTC復(fù)合材料，將金屬有機(jī)框架（MOF）材料附著在TiO2納米管上。本實(shí)驗(yàn)的主要結(jié)論如下：1、在制備出的不同條件的TiO2-GO中經(jīng)檢測得出在400s的鍍銅厚度提供了最佳的催化活性和電化學(xué)性能，取得了較好的銅沉積效果，且在將金屬銅（Cu）鍍層轉(zhuǎn)化為Cu-BTC時(shí)，在處理3600s所制得的Cu-BTC材料有最優(yōu)的性能。2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所得到的TiO2-GO、TiO2-Cu-BTC和TiO2-GO-Cu-BTC三種樣品在電化學(xué)性能方面均顯著優(yōu)于純TiO2納米管。3、實(shí)驗(yàn)所制備的TiO2-GO-Cu-BTC在以不同濃度的葡萄糖為電解液進(jìn)行CV測試時(shí)，這種材料對不同濃度的葡萄糖溶液表現(xiàn)出不同的電化學(xué)響應(yīng)，且隨著葡萄糖濃度的增加而呈現(xiàn)增強(qiáng)的趨勢。TiO2-GO-Cu-BTC材料對葡萄糖的氧化反應(yīng)具有較好的催化活性。隨著葡萄糖濃度的增加，氧化反應(yīng)的速率也會(huì)相應(yīng)增加，從而導(dǎo)致更高的氧化電流。4、所制得的TiO2-GO-Cu-BTC樣品對葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合線的靈敏度較高，說明樣品具有較好的催化活性、信號(hào)放大效果或電子傳輸性能，使其能夠更準(zhǔn)確地檢測和測量葡萄糖濃度的變化。這對于葡萄糖監(jiān)測和傳感應(yīng)用來說是非常有價(jià)值的。4.2展望本文研究了TiO2納米管、TiO2-GO、TiO2-Cu-BTC和TiO2-GO-Cu-BTC復(fù)合材料的制備以及它們的性能研究。我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出：1、TiO2-GO-Cu-BTC復(fù)合材料相對于基底材料TiO2具有改善和提升的電化學(xué)性能，這為其在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用帶來廣闊的前景。這種復(fù)合材料的特殊結(jié)構(gòu)和組成使其具備優(yōu)異的電子傳導(dǎo)性、催化活性以及表面積和孔隙結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，適用于諸如電池、光電催化、傳感器和水處理等各種電化學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域。2、TiO2-GO-Cu-BTC復(fù)合材料其對不同濃度的葡萄糖的測試結(jié)果不同，表明TiO2-GO-Cu-BTC其對葡萄糖有較好的響應(yīng)效果，在葡萄糖檢測方面有著一定運(yùn)用前景。這種復(fù)合材料可能被應(yīng)用于生物傳感器、醫(yī)學(xué)診斷、食品安全等領(lǐng)域，用于快速、靈敏和準(zhǔn)確地檢測葡萄糖濃度。

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