新型電化學(xué)傳感器的制備及其應(yīng)用于水體中重金屬的檢測.pdf

1、隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，水體污染問題越來越嚴重，其中重金屬是最主要的污染物質(zhì)之一。重金屬可以在水體中積累和作物體內(nèi)殘留，通過食物鏈進入人體內(nèi)蓄積，構(gòu)成對人體的潛在危害。人體內(nèi)重金屬含量過量時，會導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生。水體重金屬污染問題已引起全世界的高度重視和深入研究，對不同種類食品和水體中的重金屬污染進行監(jiān)測和分析研究，對于評價水體質(zhì)量、保護人類健康和維持社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。
　　 納米材料是指在三維空間中至少

2、有一維處于1～lOOnm納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。納米復(fù)合材料是兩種或兩種以上不同納米材料以不同方式組合而成的材料。雖然復(fù)合材料從問世至今只有短短數(shù)10年的歷史，但由于它可以發(fā)揮各種組成物質(zhì)的優(yōu)點，克服了單一材料的缺陷，因此得到了廣泛應(yīng)用，被譽為是21世紀最有前途的材料之一。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米復(fù)合材料作為一種新型的電極材料在電化學(xué)檢測和分析方面受到人們的日益關(guān)注。
　　 本論文制備并表征了一系列新型的化學(xué)

3、修飾電極，同時將超聲、模板沉積技術(shù)引入電化學(xué)中，進而提出對水中的重金屬進行測定的新方法。所建立的方法簡單，快速，靈敏度高，為重金屬檢測提供了一種全新的理念和思路。本論文內(nèi)容共分五章：第一章 緒論
　　 本章主要系統(tǒng)地介紹重金屬污染的危害與檢測技術(shù)的發(fā)展、化學(xué)修飾電極的制備與應(yīng)用、超聲合成納米復(fù)合材料的原理和應(yīng)用。并對這些領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和與進展作了綜述。第二章 普魯士藍修飾玻碳電極應(yīng)用于水體中痕量Cr(VI)的檢測
　　

4、本章采用電化學(xué)沉積的方法制備普魯士藍，并將其作為工作電極應(yīng)用于水體中痕量Cr(VI)的檢測研究。普魯士藍在.定電位的作用下會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其還原狀態(tài)重新轉(zhuǎn)化成電中性時會催化Cr(VI)還原成Cr(III)。本實驗考察了普魯士藍膜厚度、還原電位、電解質(zhì)對Cr(Vr)還原響應(yīng)電流大小的影響。其線性范圍為0.5-200ug/L，靈敏度為15±0.2nA/ppb，經(jīng)計算，檢測限為0.15ug/L。此檢測方法受共存金屬離子和表面活性劑的影響較

5、小。此方法制備簡單，穩(wěn)定性強，分析時間短。第三章 AgNPs/Nafion納米復(fù)合電極的制各及應(yīng)用于水體中痕量Or(Ⅵ)的檢測
　　 本章以Ag納米粒子修飾Nafion膜復(fù)合電極為工作電極，采用安培檢測法直接檢測水體中的Cr(Ⅵ)。陽離子交換劑Nafion能作為導(dǎo)電軟模板，將Ag納米粒子牢牢固定于電極表面，而電沉積得到的Ag納米粒子粒徑均勻，分布統(tǒng)一，顯示出優(yōu)異的催化性能。此AgNPs/Nafion納米復(fù)合電極對Cr(Ⅵ)還原具

6、有顯著的靈敏度和選擇性。Cr(Ⅵ)的線性范圍為2-230ug/L，靈敏度為1.lnA/ppb，檢測限為0.67ug/L。運用掃描電子顯微鏡(SEM)，透射電子顯微鏡(TEM)對AgNPs/Nafion納米復(fù)合電極的形貌進行表征。通過循環(huán)伏安(CV)考察AgNPs/Nafion納米復(fù)合電極的電化學(xué)性質(zhì)。研究結(jié)果表面，利用該電化學(xué)方法制備的AgNPs/Nafion納米復(fù)合電極具有更大的電活性面積和更優(yōu)異的電催化性能。此納米復(fù)合電極成功應(yīng)用于

7、安培檢測痕量Or(Ⅵ)的研究。第四章 超聲合成Au/NHA_P納米復(fù)合材料應(yīng)用于水體中鉛和鎘的檢測
　　 本章以沉淀法合成的納米級生物陶瓷羥基磷灰石為模板，在超聲波作用下，合成Au/NHAP復(fù)合納米材料，應(yīng)用于實際水樣品中鉛和鎘的檢測。通過透射電子顯微鏡對此復(fù)合材料的形貌進行表征。羥基磷灰石納米顆粒粒徑均勻，阻止了金納米顆粒的團聚，對鉛和鎘兩種金屬粒子有特異的吸附作用。此檢測方法采用吸附.還原.溶出獨立溶液環(huán)境，有效地排除了其他

8、重金屬離子的干擾。本方法獨特新穎，合成簡單，效果優(yōu)異，成本低廉，在開發(fā)新型傳感器方面有潛在的應(yīng)用價值。第五章 鉑納米管陣列電極應(yīng)用于氧化檢測痕量Aso(III)的研究
　　 本章介紹了鉑納米管(PtNTs)陣列電極應(yīng)用于氧化檢測痕量砷As(III)的研究。運用3.氨丙基三甲氧基硅烷(APS)修飾的多孔氧化鋁模板(PAA)在含有AuC14溶液中，利用電化學(xué)沉積的方法得到高度有序PtNTs陣列結(jié)構(gòu)。采用掃描電子顯.微鏡(SEM)和X

9、.射線衍射(XRD)對PtNTs陣列的形貌和結(jié)構(gòu)進行表征。通過電化學(xué)研究表明，PtNTs陣列結(jié)構(gòu)具有更大的有效面積和更高的催化性能。與Pt納米粒子修飾玻碳電極(Pt-NPs/GC)和Pt盤電極相比，PiNTs陣列電極氧化檢測痕量砷(III)方面具有更優(yōu)異的性能。50次重復(fù)測定20μM砷(III)的相對標準偏差(RSD)為3.5％，檢測限(S/N=3)為0.1 μg/L，比文獻報道的Pt-NPs/GC和Pt盤電極低1-2個數(shù)量級，證明該方