基于納米金和三維自組裝膜界面的環(huán)境電化學(xué)傳感器制備及應(yīng)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(chǔ)上，將納米金粒子與自組裝膜技術(shù)相結(jié)合構(gòu)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(xué)分析等測試技術(shù)，對修飾電極的表面形貌、結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)研究；并以Au/GCE電極為基礎(chǔ)，制備了系列環(huán)境電化學(xué)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(xué)檢測。主要研究結(jié)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(jìn)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(xué)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(yīng)；[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(yīng)表現(xiàn)出顯著的電催化活性，響應(yīng)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(kuò)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(yīng)電流與NO2-濃度成很好的線性關(guān)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(zhǔn)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(yīng)用價值。
　　 (3)Au/GCE電極對15種苯酚衍生物的電化學(xué)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(yīng)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(yīng)迅速，響應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jìn)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(yīng)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(yīng)電流；該氧化還原反應(yīng)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(yīng)；L-cys膜的組裝量對修飾電極的電流響應(yīng)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(yīng)；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