论文摘要
亚硝酸盐是水中最常见的污染物之一,因此水中亚硝酸盐污染物的检测长期以来一直是国内外研究的热点问题。本论文分别利用负载金属和共聚的方法将聚苯胺改性,制备了聚苯胺载银修饰玻碳电极（Ag/PANI/GCE）,聚苯胺载钯修饰玻碳电极（Pd/PANI/GCE）,以及苯胺／邻氨基酚共聚物修饰玻碳电极（PAOA/GCE）三种电极材料,并将其应用于水中亚硝酸根的电化学检测。初步研究了亚硝酸根在电极表面的电化学行为,优化了电极材料的制备工艺,研究了pH值、温度等因素对电极材料检测亚硝酸根的影响,并分析了所制备电极材料检测亚硝酸根的灵敏度、稳定性以及抗干扰性能。论文首先利用循环伏安法制备了金属／聚苯胺复合电极,研究发现制备Ag/PANI/GCE和Pd/PANI/GCE的最优负载时间均为1000秒；所用的AgN03和PdC12的浓度分别为1.5 mmol L-1和0.5 mmol L-1。通过扫描电镜（SEM）观察可知,银和钯在聚苯胺表面均呈现众多纳米粒子组成的花状微球形态；通过电子能谱（XPS）分析可知,负载在聚苯胺表面的银和钯均主要呈现金属单质形态。研究发现,利用这两种金属／聚苯胺复合电极可以对水中的亚硝酸根进行有效的检测。在相同条件下,相比于聚苯胺修饰玻碳电极,金属负载改性的电极材料对亚硝酸根的氧化电位明显降低：聚苯胺电极对亚硝酸根的响应电位为1.2 V,而Ag/PANI/GCE和Pd/PANI/GCE对亚硝酸根的响应电位分别为1.0 V和1.03 V。水体pH值会影响两种电极材料对亚硝酸根的电化学响应,在pH=2-4范围内,随着pH值的提高,由于聚苯胺电化学活性的降低,使得电极材料对亚硝酸根的响应电流逐渐降低,pH=2时响应电流最大,在pH=5-8范围内较为稳定；温度会影响电极材料检测亚硝酸根的响应电流,随着温度的升高响应电流增大。同时,在本文研究条件下,所制备的两种金属／聚苯胺电极材料的电化学稳定性好,检测灵敏度较高（Ag/PANI/GCE的灵敏度65.1μA（mmol L-1 cm2）-1,Pd/PANI/GCE的灵敏度116.1μA（mmnol L-1cm2）-1）,水中的K+、Na+、NH4+、Mg2+、Zn2+、cu2+、 Mn2+、Cl-、SO42-、NO3-、柠檬酸、葡萄糖等共存物质对电极检测亚硝酸根的干扰很小。鉴于金属／聚苯胺复合电极只能在酸性条件下具有较好的亚硝酸根检测效果,本论文又采用共聚改性的方法,制各了苯胺／邻氨基酚共聚物修饰玻碳电极（PAOA/GCE）,研究了其对亚硝酸根的检测效果。在本文研究条件下,PAOA/GCE对亚硝酸根的氧化电位约为0.93 V。利用电极对亚硝酸根的检测结果表明,PAOA对pH的适应能力更强,溶液pH值在2-8范围内,PAOA/GCE对亚硝酸根的电化学响应基本稳定。随着温度的升高,PAOA/GCE电极材料对亚硝酸根的响应电流增大；所制备的PAOA/GCE电极材料的电化学稳定性好,检测灵敏度较高（64.3 μA（mmol L-1cm2）-1）,水中的K+、Na+、NH4+、Mg2+、Zn2+、Cu2+、Mn2+、 Cl-、SO42-、NO3-、柠檬酸、葡萄糖等共存物质对电极检测亚硝酸根的干扰也很小。综上所述,利用聚苯胺改性电极材料,可以对水中的亚硝酸根浓度进行有效的检测,电极材料制备方法简单、检测方式快捷,同时具有稳定性好、灵敏度较高、抗干扰性能强等优势,具有较高的研究价值和较好的应用前景。