基于納米金和三維自組裝膜界面的環(huán)境電化學傳感器制備及應用.pdf

1、本論文借助“種子媒介納米金生長法”，制備了新型納米金修飾玻碳電極(Au/GCE)；并在此基礎上，將納米金粒子與自組裝膜技術相結合構建了新型三維自組裝膜修飾電極。通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、紫外-可見光譜分析(UV-vis)、電化學分析等測試技術，對修飾電極的表面形貌、結構以及電化學性能進行了詳細研究；并以Au/GCE電極為基礎，制備了系列環(huán)境電化學傳感器，成功用于水體中NO2-、多種痕量苯酚類衍生物、尿酸(UA)和抗壞血酸

2、(AA)以及Cu2+的電化學檢測。主要研究結果如下：
　　 (1)實現(xiàn)了粒徑為50-90 nm的納米金修飾玻碳電極的制備；證明了納米金粒子能有效促進電極表面的電子傳遞速率；發(fā)現(xiàn)L-半胱氨酸(L-cys)組裝膜的電化學氧化產(chǎn)物(L-cysoxid)在納米金修飾電極表面出現(xiàn)了氧化還原反應；[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-在三維自組裝膜電極表面的電子傳遞速率是二維組裝膜修飾電極的2.5倍；且納米金表面的L-cys膜組裝量

3、隨粒徑的增加而增加。
　　 (2)Au/GCE電極對NO2-的氧化反應表現(xiàn)出顯著的電催化活性，響應峰電流是平面電極表面的1.6倍，并伴隨有明顯的氧化電位降低；NO2-的氧化過程受擴散步驟控制，傳質(zhì)系數(shù)α＝0.3，同時不受溶液pH的影響；在1.0×10-5-5.0×10-3 mol/L范圍內(nèi)，修飾電極表面的響應電流與NO2-濃度成很好的線性關系(r=0.9995)，靈敏度為22.2 μA/mmol·L-1；Au/GCE實現(xiàn)了對實際

4、廢水中NO2-濃度的準確測定，同時表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性、抗干擾能力和明顯的實際應用價值。
　　 (3)Au/GCE電極對15種苯酚衍生物的電化學氧化過程表現(xiàn)出不同程度的電催化作用；與GCE和平面金電極相比，苯酚衍生物的氧化峰電流出現(xiàn)不同程度的增加，氧化電位的變化受待測物反應活性影響較大；修飾電極實現(xiàn)了對多種水中酚類物質(zhì)的痕量測定；水楊酸在Au/GCE電極表面的響應迅速，響應靈敏度是GCE電極表面的1.8倍；同時建立了苯酚類衍生物在

5、Au/GCE電極表面的氧化電位與分子結構參數(shù)之間的多元線性方程模型。
　　 (4)Au/GCE電極對AA的氧化有明顯的電催化作用，氧化電位比GCE表面降低了100 mV；實現(xiàn)了UA和AA氧化峰170 mV的分離；兩者在修飾電極表面的分離效果受溶液pH影響顯著，酸性條件有利于兩者的同時測定；L-cysoxid/Au/GCE對AA的氧化有進一步的電催化作用；在pH為6.4時，UA和AA混合液在L-cysoxid/Au/GCE電極表面

6、實現(xiàn)了150 mV的峰電位分離；L-cysoxid/Au/GCE電極對UA和AA的分離同樣受到溶液pH的影響，但適用范圍更寬，同時比Au/GCE電極具有更好的分離效果；L-cysoxid/Au/GCE修飾電極對UA和AA有較好的響應靈敏度，分別為10.065 μA/mmol·L-1和18.101 μA/mmol·L-1，線性檢測范圍：2.0×10-6-1.0×10-3 mol/L。
　　 (5)Cu2+在L-cys/Au/GCE

7、表面有較好的響應電流；該氧化還原反應為表面控制過程，同時存在有質(zhì)子得失，修飾電極在pH為7.0時具有最佳電流響應；L-cys膜的組裝量對修飾電極的電流響應有顯著影響；線性濃度測定范圍：1.0-500.0 μg/L；修飾電極具有良好的抗干擾能力、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性；3-巰基丙酸(3-MPA)三維自組裝膜有效避免了溶出伏安法中的欠電位沉積(UPD)效應；pH對修飾電極同樣存在明顯的影響；在0.1-80.0 μg/L的濃度范圍內(nèi)，3-MPA修飾電