Citation: Xin Zhou, Jing Zou, Sheng Zhang, Ming Pan, Wanyun Gong. Preparation and application of g-C3N4-ZnS-DNA nanocomposite with enhanced electrocatalytic activity[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(2): 287-295. doi: 10.1016/S1872-2067(16)62582-2
具有高电催化活性的g-C3N4-ZnS-DNA纳米复合材料的制备及应用
本文成功设计和制备了g-C3N4-ZnS-DNA三元纳米复合材料.首先,采用水热法制备了ZnS半导体纳米片,采用热解法制备了g-C3N4纳米片,接着将它们与DNA复合,成功制备了g-C3N4-ZnS-DNA纳米复合材料,通过苯胺聚合法修饰到玻碳电极表面,成功构建了NP和PCP环境激素新型的电化学传感器.通过透射电镜、X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱和X射线光电子能谱等对其形貌、结构及组分进行了表征.采用CHI660C仪器对新型的电化学传感器的电催化性能进行了系统研究.通过循环伏安法(CV)和示差脉冲伏安法(DPV)研究了NP和PCP在g-C3N4-ZnS-DNA-GCE修饰电极的上的电化学行为.
电化学阻抗谱表明,g-C3N4-ZnS-DNA纳米复合材料大大促进了修饰电极的电子传递能力,与g-C3N4膜相比,ZnS和DNA共掺杂的g-C3N4膜对NP和PCP的电化学响应明显提高,峰电流是g-C3N4膜的2倍,电催化活性明显增强.在最优化条件下,NP和PCP检测的线性范围分别为2.0×10-5-1.0×10-8和1.0×10-5-1.0×10-8 mol L-1,检出限均为3.3×10-9 mol L-1.将g-C3N4-ZnS-DNA-GCE修饰电极用于湖水中NP和PCP的测定,其回收率均高于90%,证明g-C3N4-ZnS-DNA纳米复合材料修饰电极可应用实际水样中痕量环境激素的测定.同时,我们分析了电催化活性增强的原因:(1)DNA分子通过C-O-C键连接到g-C3N4表面,导致ZnS纳米片组装成线性超结构,形成稳定的g-C3N4-ZnS-DNA纳米复合材料;(2)由于DNA和PCP或NP之间的相互作用使得电极表面上的PCP和NP的浓度增加;(3)纳米复合材料聚苯胺膜可促进电子转移和加速PCP或NP向电极表面的扩散;并提出了Z型g-C3N4-ZnS-DNA纳米复合材料的电子转移路径,以及PCP和NP的可能的电催化氧化机理.
English
Preparation and application of g-C3N4-ZnS-DNA nanocomposite with enhanced electrocatalytic activity
-
Key words:
- Graphitic carbon nitride
- / Zinc sulfide
- / DNA
- / Nanocomposite
- / Electrocatalytic activity
- / Environmental hormones
-
-
[1] H. Kato, K. Asakura, A. Kudo, J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 3082-3089.
-
[2] S. C. Mojumdar, L. Raki, J. Therm. Anal. Calorim., 2006, 86, 651-657.
-
[3] U. Baruah, D. Chowdhury, RSC Adv., 2016, 6, 67102-67112.
-
[4] L. X. Wang, F. Zhao, Q. Han, C. G. Hu, L. X. Lv, N. Chen, L. T. Qu, Na-noscale, 2015, 7, 9694-9702.
-
[5] M. W. Kanan, D. G. Nocera, Science, 2008, 321, 1072-1075.
-
[6] Y. Surendranath, D. A. Lutterman, Y. Liu, D. G. Nocera, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 6326-6336.
-
[7] F. F. Shi, L. L. Chen, M. Chen, D. L. Jiang, Chem. Commun., 2015, 51, 17144-17147.
-
[8] D. L. Jiang, J. Li, C. S. Xing, Z. Y. Zhang, S. C. Meng, M. Chen, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 19234-19242.
-
[9] Y. J. Wang, Z. X. Wang, S. Muhammad, J. He, CrystEngComm, 2012, 14, 5065-5070.
-
[10] L. M. Sun, X. Zhao, C. J. Jia, Y. X. Zhou, X. F. Cheng, P. Li, L. Liu, W. L. Fan, J. Mater. Chem., 2012, 22, 23428-23438.
-
[11] T. P. Ang, Y. M. Chan, J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 15965-15972.
-
[12] N. Yang, G. Q. Li, W. L. Wang, X. L. Yang, W. F. Zhang, J. Phys. Chem. Solids, 2011, 72, 1319-1324.
-
[13] X. S. Zhou, B. Jin, L. D. Li, F. Peng, H. J. Wang, H. Yu, Y. P. Fang, J. Mater. Chem., 2012, 22, 17900-17905.
-
[14] W. Liu, M. L. Wang, C. X. Xu, S. F. Chen, Chem. Eng. J., 2012, 209, 386-393.
-
[15] J. X. Sun, Y. P. Yuan, L. G. Qiu, X. Jiang, A. J. Xie, Y. H. Shen, J. F. Zhu, Dalton Trans., 2012, 41, 6756-6763.
-
[16] L. Ge, C. C. Han, J. Liu, Appl. Catal. B, 2011, 108, 100-107.
-
[17] C. S. Pan, J. Xu, Y. J. Wang, D. Li, Y. F. Zhu, Adv. Funct. Mater., 2012, 22, 1518-1524.
-
[18] H. W. Kang, S. N. Lim, D. S. Song, S. B. Park, Int. J. Hydrogen Energy, 2012, 37, 11602-11610.
-
[19] Y. J. Wang, Q. S. Wang, X. Y. Zhan, F. M. Wang, M. Safdar, J. He, Na-noscale, 2013, 5:8326-8339.
-
[20] K. Katsumata, R. Motoyoshi, N. Matsushita, K. Okada, J. Hazard. Mater., 2013, 260, 475-482.
-
[21] H. Xu, J. Yan, Y. G. Xu, Y. H. Song, H. M. Li, J. X. Xia, C. J. Huang, H. L. Wan, Appl. Catal. B, 2013, 129, 182-193.
-
[22] S. C. Yan, S. B. Lv, Z. S. Li, Z. G. Zou, Dalton Trans., 2010, 39, 1488-1491.
-
[23] F. Yang, M. Lublow, S. Orthmann, C. Merschjann, T. Tyborski, M. Rusu, S. Kubala, A. Thomas, R. Arrigo, M. Hävecker, T. Schedel-Niedrig, ChemSusChem, 2012, 5, 1227-1232.
-
[24] Y. D. Hou, A. B. Laursen, J. S. Zhang, G. G. Zhang, Y. S. Zhu, X. C. Wang, S. Dahl, I. Chorkendorff, Angew Chem. Int. Ed., 2013, 52, 3621-3625.
-
[25] J. S. Zhang, M. Grzelczak, Y. D. Hou, K. Maeda, K. Domen, X. Z. Fu, M. Antonietti, X. C. Wang, Chem. Sci., 2012, 3, 443-446.
-
[26] J. Fu, Y. L. Tian, B. B. Chang, F. N. Xi, X. P. Dong, J. Mater. Chem., 2012, 22, 21159-21166.
-
[27] S. E. Beck, R. A. Rodriguez, K. G. Linden, T. M. Hargy, T. C. Larason, H. B. Wright, Environ. Sci. Technol., 2013, 48, 591-598.
-
[28] X. Q. Lin, X. H. Jiang, L. P. Lu, Biosens. Bioelectron. 2005, 20, 1709-1717.
-
[29] F. F. Shi, L. L. Chen, C. S. Xing, D. L. Jiang, D. Li, M. Chen, RSC Adv., 2014, 4, 62223-62229.
-
[30] P. Suyana, S. K. Sneha, B. N. Nair, V. Karunakaran, A. P. Mohamed, K. G. K. Warrier, U. S. Hareesh, RSC Adv., 2016, 6, 17800-17809.
-
[31] X. B. Chen, P. A. Glans, X. F. Qiu, S. Dayal, W. D. Jennings, K. E. Smith, C. Burda, J. H. Guo, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenomena, 2008, 162, 67-73.
-
[32] A. Thomas, A. Fischer, F. Goettmann, M. Antonietti, J. O. Müller, R. Schlögl, J. M. Carlsson, J. Mater. Chem., 2008, 18, 4893-4908.
-
[33] J. Z. Jiang, L. H. Zhu, J. Zou, O. Y. Lei, A. M. Zheng, H. Q. Tang, Carbon, 2015, 87, 193-205.
-
[34] D. H. Guo, R. Shibuya, C. Akiba, S. Saji, T. Kondo, J. Nakamura, Science, 2016, 351, 361-365.
-
[35] Y. H. Wu, Sensor Actuat. B, 2009, 137, 180-184.
-
[36] J. D. Huang, X. M. Zhang, S. Liu, Q. Lin, X. R. He, X. R. Xing, W. J. Lian, D. Tang, Sensor Actuat. B, 2011, 152, 292-298.
-
[37] S. L. Yang, B. Y. Xia, X. D. Zeng, S. L. Luo, W. Z. Wei, X. Y. Liu, Anal. Chim. Acta, 2010, 667, 57-62.
-
-
扫一扫看文章
计量
- PDF下载量: 3
- 文章访问数: 1496
- HTML全文浏览量: 194

下载: