【摘 要】
：
电化学传感及酶生物燃料电池作为电化学技术在分析和能源领域的重要应用方向,近年来被众多研究者持续关注。为获得性能更加优异的电化学传感及酶生物燃料电池体系,各种具有优良电化学性能的导电材料被不断开发。其中,氮掺杂碳材料作为导电材料的一类发展方向,因其良好的电子传递性能、高电化学催化表面积等优点而受到广泛的重视。然而,许多现有的氮掺杂碳材料合成过程中涉及到复杂的合成步骤以及污染环境的化学试剂使用,在成本
论文部分内容阅读
电化学传感及酶生物燃料电池作为电化学技术在分析和能源领域的重要应用方向,近年来被众多研究者持续关注。为获得性能更加优异的电化学传感及酶生物燃料电池体系,各种具有优良电化学性能的导电材料被不断开发。其中,氮掺杂碳材料作为导电材料的一类发展方向,因其良好的电子传递性能、高电化学催化表面积等优点而受到广泛的重视。然而,许多现有的氮掺杂碳材料合成过程中涉及到复杂的合成步骤以及污染环境的化学试剂使用,在成本及环境友好性方面存在缺陷。因此,亟需开发一类制备简单、绿色环保、低成本、性能优异的氮掺杂碳材料以弥补这一空缺。生物质在自然界中储量丰富,它含有蛋白质、糖类等成分,存在丰富的碳、氮等元素组成。本文利用生物质本身具有丰富的碳、氮组成的特点,通过高温碳化生物质这一简易的处理方法,制备了兼具良好电化学性能和低成本等优点的自身氮元素掺杂碳材料,并将其应用于电化学传感及酶生物燃料电池系统的构建,主要结果如下:（1）大豆根瘤富含氮元素,通过将大豆根瘤在氮气氛围下800oC碳化1小时,首次制备了大豆根瘤衍生氮掺杂碳材料（SNNDC）。由形貌和成分表征可知,SNNDC呈现表面存在孔洞的片状结构,碳、氮元素均匀的分布于此片状结构中,其中碳、氮元素含量占比分别为82.9%和2.84%。将SNNDC修饰于碳糊电极（CPE）表面后,有效增大了碳糊电极表面的电化学活性面积、提高了电极表面电子传递效率。由SNNDC/CPE构建的抗坏血酸（AA）和多巴胺（DA）电化学传感体系,表现出低检测限、宽线性范围的特点,对于AA检测的线性范围为5-3000μM,检测限为1.90μM;对DA检测的线性范围为5-1000μM,检测限为3.18μM。最终该电化学传感体系被成功应用于医用注射液中AA和DA的浓度检测。（2）将富含几丁质的基围虾壳在氮气氛围下800oC碳化2小时,得到了虾壳衍生氮掺杂碳材料（SSNDC）。形貌和成分表征表明,SSNDC总体上呈现不规则的片状结构,部分片状结构表面存在凹陷和孔洞,其碳、氮元素含为87.07%和5.45%。将SSNDC修饰于碳糊电极（CPE）表面,可增强碳糊电极表面的电子传递效率并提高电极电化学活性面积。将SSNDC应用于葡萄糖氧化酶生物阳极和胆红素氧化酶生物阴极修饰后,能够分别提高电极对葡萄糖和氧气的响应电流强度。使用生物阴极和生物阳极构建葡萄糖氧化酶生物燃料电池,在模拟人体环境（p H 7.4,温度37oC,葡萄糖浓度6 m M）的工作条件下,经过SSNDC修饰后的葡萄糖氧化酶生物燃料电池性能得到了明显提升,其最大功率密度为39.717μW·cm-2,相比于未修饰SSNDC的电池功率提高了9.829倍。（3）将虾壳衍生氮掺杂碳材料（SSNDC）用于葡萄糖电化学生物传感中,研究了温度和p H对传感体系响应电流强度的影响效果。在p H 7.5,温度50oC条件下,发现SSNDC能够降低葡萄糖生物传感体系的检测限、显著拓宽其检测葡萄糖的线性范围、增强其稳定性。最终该电化学生物传感体系被成功应用于饮料中葡萄糖的浓度检测。
其他文献
本论文系统研究了硅藻土和膨胀石墨两种多孔材料与相变材料制备工艺及复合相变材料的性能表征,然后用相变陶粒等体积取代陶粒轻骨料混凝土中的陶粒,系统研究相变储能混凝土材料的应力应变关系和调温功能。第一种载体硅藻土,其含有活性二氧化硅,会有水泥反应,因此选择应用较多的绿色建材石膏为基材,并在基材中加入高导热和高韧性的碳纤维,提升储能石膏的导热性和力学性能。第二种载体是导热性和吸附性更强的膨胀石墨,研究两种
混凝土是世界上被使用最广泛的建筑材料。虽然它的抗压性能十分优秀,但抗拉性能却相对较低。其服役期间内,混凝土通常容易产生裂缝。裂缝的产生会为外部的有害离子提供进入混凝土的通道,从而影响混凝土的力学性能以及耐久性能。为了使混凝土具备裂缝自修复能力,混凝土自修复课题在近几十年受到广泛关注和研究。微胶囊自修复技术是一种新兴的混凝土修复手段之一。当混凝土中有裂缝产生时,裂缝处的微胶囊因受到微胶囊与混凝土的界
混凝土早期温度裂缝是影响混凝土结构使用寿命的重要因素之一。早期的温度裂缝为有害的介质侵蚀混凝土提供了可能性,加速了混凝土劣化过程,严重时会影响结构的安全性。由于相变材料能在固定的温度稳定完成吸热、放热的过程,本文预期通过相变材料相变吸、放热的特点,将相变材料与混凝土混合之后协同工作,使混凝土自身具备控温能力。利用相变材料减缓早期水化温度上升的速率,降低温峰值,将混凝土水化温度控制在一定范围内,从而
酸雨不仅腐蚀建筑,对植物个体及整个生态系统也会造成极大的破坏。其中,酸雨对植物的伤害已有相对完善的研究,植物对酸胁迫的响应也有一定的研究,但是对于植物如何感受酸胁迫信号尚不清晰。钙离子作为植物细胞内重要的第二信使,当植物细胞感受环境信号时,细胞产生钙信号触发下游的防御响应。水母荧光蛋白（Aequorin）可结合Ca2+发出荧光,稳定表达Aequorin蛋白的拟南芥简称AQ,对AQ种子进行EMS诱导
Ag、Hg等重金属作为抗菌材料应用具有悠久历史,近年来,随着抗生素耐药问题的凸显,Ag、Hg相关的材料及抗菌、杀菌剂愈发受到关注。然而,Ag、Hg对细胞毒性作用的分子机制却有待阐明。一系列强亲硫性金属如Ag、Hg、Cu、Cd、Zn的毒性强弱与其亲硫性强弱基本一致,暗示着金属对细胞的毒性与亲硫性之间的潜在关系。前期研究结果表明了两种金属能够直接破坏大肠杆菌细胞中心代谢通路中一类关键脱水酶外露的活性位
随着社会的飞速发展,环境污染问题日益严重,其中空气质量问题尤为突出,并对人们的健康生活构成了威胁。金属氧化物半导体气体传感器具有制作简单、成本低廉、使用方便、灵敏度高、可集成至电子产品中等优点,使其在环境监测、公共安全和航空航天等领域得到了广泛应用。然而,目前的金属氧化物半导体气体传感器仍存在响应/恢复时间较长、选择性、稳定性较差以及工作温度较高等问题,此外,目前主要使用“试错法”来筛选特定的气体
混凝土在自然界中可能受到碳化侵蚀,碳化后混凝土体积收缩,严重者甚至产生裂缝,严重影响混凝土的耐久性。但是由于研究方法的限制（例如破坏性研究方式或者复杂系统的整体研究）,对于混凝土碳化开裂条件、特征及碳化侵蚀机理的认识还有所欠缺。基于此,本论文基于新的研究方法和研究思路对水泥基材料的碳化开裂行为及碳化机理进行了研究。首先对于应用微米X射线计算机断层扫描（μCT）技术研究水泥基材料的碳化性能的可行性进
After the development of Deepface and DeepID methods in 2014,deep learning methods for image recognition has dramatically improved the state-of-the-art performance on Deep Convolutional Neural Network
水泥基材料是当今社会用量最大的建筑材料,但其在使用过程中会产生破坏和开裂,由此导致的混凝土结构耐久性不足造成的后果非常严重,造成了巨大的经济损失。为了实现对水泥基材料的增强增韧,我们制备与优化了氧化石墨烯（GO）和纳米贝利特水泥（NC）,并用其形成复合材料,用于水泥基材料中以改善其孔隙分布,从而改善力学性能。具体来说,首先明确了电化学方法制备GO的机理,并对GO进行了完整表征;然后将制备的GO与石
以3D打印技术为基础的3D打印建筑技术在建筑行业中的应用在某种程度能够改善传统的建筑模式,提高生产效率的同时也能更好的保证建筑质量。但更值得注意的是,3D打印建筑技术对材料的要求比较特殊,传统建筑材料暂无法满足需求。而地聚物材料是目前来讲非常适合应用在3D打印建筑技术中的材料之一。尽管已有研究表明地聚物应用在3D打印建筑技术中的可行性,但目前来看仍然存在很多问题。因此,本文中在现有研究的基础上,选