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(yīng)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(xué)物質(zhì)進(jìn)入人類的生存空間所引起的。長期的流行病學(xué)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(jī)污染物的毒性又遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無機(jī)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(dú)特的電子特性使得它可以促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng)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(yīng)以及表面帶有的各種功能基團(tuán)使它對很多電活性物質(zhì)具有很好的電化學(xué)催化效應(yīng)，因此基于碳納米管修飾的電化學(xué)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(xué)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(jī)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(yīng)用成為光催化降解研究的熱點(diǎn)。 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(yīng)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(jìn)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(fù)合薄膜，通過CdS量子點(diǎn)效應(yīng)進(jìn)一步提高對農(nóng)藥的光電催化降解效率，擴(kuò)大光電催化技術(shù)在環(huán)境污染治理中的研究和應(yīng)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(jìn)展的介紹、農(nóng)藥污染現(xiàn)狀及農(nóng)藥檢測技術(shù)研究進(jìn)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(xì)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(xué)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(jìn)行了電化學(xué)性質(zhì)研究及快速檢測。實(shí)驗(yàn)表明，MWCNTS修飾電極能有效地促進(jìn)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(yīng)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(xué)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(yīng)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(dá)003μg/mL(S/N=3)；回收率檢測實(shí)驗(yàn)表明敵草隆標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)等領(lǐng)域中將具有很好的應(yīng)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(xué)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(yùn)用FE-SEM微電鏡、X光散射和紫外-可見光譜對HOTDNA電極進(jìn)行了表征，并給出了HOTDNA電極的線性掃描光電響應(yīng)圖譜。當(dāng)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(jìn)行了探討。本文的研究表明，HOTDNA電極的光電催化對于促進(jìn)敵草隆的降解是一種有效的途徑。 IV.CdS量子點(diǎn)修飾HOTDNA電極用于農(nóng)藥敵草隆降解的研究(第四章)量子點(diǎn)(quantum dot，QD)又可稱為半導(dǎo)體納米微晶體(semiconductornanocrystal)，是顯示量子尺寸效應(yīng)的半導(dǎo)體納米微晶體，其尺寸小于其相應(yīng)體相半導(dǎo)體的波爾直徑。本文通過將CdS量子點(diǎn)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(diǎn)修飾前后的HOTDNA電極進(jìn)行了物理形態(tài)表征和光電化學(xué)性質(zhì)比較。文中，通過比較量子點(diǎn)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(jī)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(diǎn)修飾的HOTDNA電極