農(nóng)藥（敵草?。埩艨焖贆z測和光電催化降解的方法研究和應用.pdf

1、隨著人類文明社會的發(fā)展，環(huán)境污染問題已引起人們的廣泛關(guān)注，而大約90％的環(huán)境污染是由化學物質(zhì)進入人類的生存空間所引起的。長期的流行病學調(diào)查表明，環(huán)境污染已給人類健康帶來很大的影響，而有機污染物的毒性又遠遠大于無機污染物，因此，開展環(huán)境污染物分析、治理的新技術(shù)、新方法的研究具有重要意義。 在眾多的環(huán)境污染物中，農(nóng)藥殘留是其中重要的一類，不但毒性大，而且由于其在蔬菜、瓜果等食品中的殘留將直接影響人們的身體健康，并具有潛在的長期危害，

2、所以亟需開發(fā)快速、靈敏的現(xiàn)場農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)和更高效的農(nóng)藥污染物治理技術(shù)。 碳納米管(CNTs)獨特的電子特性使得它可以促進電化學反應過程中的電子轉(zhuǎn)移速度；同時，CNTs特殊的吸附性、大比表面積效應以及表面帶有的各種功能基團使它對很多電活性物質(zhì)具有很好的電化學催化效應，因此基于碳納米管修飾的電化學傳感器擁有了其它普通電極難以比擬的功能，也已經(jīng)在環(huán)境科學領(lǐng)域中得到了研究。 TiO2沒有光腐蝕性，無毒性，能夠光氧化分解大多數(shù)

3、的有機污染物，因此被廣泛用于光催化降解過程中的光催化劑。TiO2膜表面積大小直接影響著光催化效率，而常規(guī)的TiO2膜表面積較低，制約了這一技術(shù)的發(fā)展。因此，新型TiO2材料的合成和應用成為光催化降解研究的熱點。 鑒于上述研究現(xiàn)狀，本論文開展了以下幾個方面的工作：(1)構(gòu)筑碳納米管修飾電極并應用于農(nóng)藥殘留的現(xiàn)場快速檢測；(2)以鈦片為基體制備比表面積大、催化效率高的TiO2納米管電極，并采用光電催化技術(shù)進行農(nóng)藥敵草隆的催化降解研究

4、；(3)制備QDs-CdS敏化的TiO2復合薄膜，通過CdS量子點效應進一步提高對農(nóng)藥的光電催化降解效率，擴大光電催化技術(shù)在環(huán)境污染治理中的研究和應用。 全文共分四個部分： I.緒論(第一章)本部分內(nèi)容主要包括環(huán)境污染現(xiàn)狀及污染物分析技術(shù)研究進展的介紹、農(nóng)藥污染現(xiàn)狀及農(nóng)藥檢測技術(shù)研究進展的介紹、污染治理技術(shù)介紹、光電催化技術(shù)理論。文中著重講述了農(nóng)藥殘留污染的危害及治理方法；詳細綜述了光電催化方法的原理。 Ⅱ.碳納

5、米管修飾玻碳電極用于農(nóng)藥敵草隆的直接電化學檢測的研究(第二章)本文利用多壁碳納米管修飾玻碳電極(MWCNTs/GC)，對除草劑敵草隆進行了電化學性質(zhì)研究及快速檢測。實驗表明，MWCNTS修飾電極能有效地促進敵草隆在電極表面的電子傳遞速度，通過對敵草隆的電催化氧化作用，提高對敵草隆響應的靈敏度并有效降低敵草隆的檢測限；文中以循環(huán)伏安法(CV)及示差脈沖伏安法(DPV)研究了該修飾電極的電化學性質(zhì)并優(yōu)化了對敵草隆測定的最佳條件，結(jié)果表明MW

6、CNTs/GC對敵草隆具有良好的催化氧化作用，在+0.97V處的敵草隆電流響應與其濃度在0.14～14.32μg/mL的范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，最低檢測限達003μg/mL(S/N=3)；回收率檢測實驗表明敵草隆標準樣品在蔬菜樣品中的回收率在94％～105％之間。該傳感器靈敏度高、穩(wěn)定性好，在環(huán)境監(jiān)測、食品檢驗等領(lǐng)域中將具有很好的應用前途。 Ⅲ.高度序列化TiO2納米管陣列(HOTDNA)電極用于農(nóng)藥敵草隆降解的研究(第三章)純

7、鈦片在氫氟酸溶液中通過電化學陽極氧化可制成高度序列化的ZiO2納米管陣列(HOTDNA)電極。本文中，運用FE-SEM微電鏡、X光散射和紫外-可見光譜對HOTDNA電極進行了表征，并給出了HOTDNA電極的線性掃描光電響應圖譜。當以中心波長為253.7nm的紫外燈照射，并外加0.6V電壓時，產(chǎn)生了非常明顯的光電流(0.3mA/cm2)。我們在水溶液體系中比較了敵草隆在HOTDNA電極上的光電催化處理和光催化處理，并對陽極氧化電壓的影響、

8、煅燒溫度的影響以及敵草隆初始濃度的影響等都在文中進行了探討。本文的研究表明，HOTDNA電極的光電催化對于促進敵草隆的降解是一種有效的途徑。 IV.CdS量子點修飾HOTDNA電極用于農(nóng)藥敵草隆降解的研究(第四章)量子點(quantum dot，QD)又可稱為半導體納米微晶體(semiconductornanocrystal)，是顯示量子尺寸效應的半導體納米微晶體，其尺寸小于其相應體相半導體的波爾直徑。本文通過將CdS量子點修飾

9、在HOTDNA表面，成功制備了CdS/HOTDNA光催化電極。通過FE-SEM電鏡、線性掃描光伏安圖等對CdS量子點修飾前后的HOTDNA電極進行了物理形態(tài)表征和光電化學性質(zhì)比較。文中，通過比較量子點修飾前后HOTDNA電極對農(nóng)藥敵草隆的降解效果，闡明了在農(nóng)藥降解過程中的優(yōu)越性，探討了CdS/HOTDNA對敵草隆的光電催化機理。另外還研究了敵草隆初始濃度等因素對光電催化降解效果的影響。本文的研究表明，經(jīng)CdS量子點修飾的HOTDNA電極