化学修饰铋膜电极的性质及其应用的研究

论文摘要

溶出伏安法将预富集与电化学测量有机地结合在一起,是一种极为灵敏的电分析技术,尤其是用于重金属离子的分析。汞电极曾被广泛地应用于溶出伏安法,然而由于汞及其化合物的毒性大,污染环境,汞电极的使用越来越受到限制。铋膜电极因其环境友好、电位窗宽、受溶解氧的干扰小、在溶出伏安法中能与多种金属形成合金等优点而受到人们的广泛关注。近年来,具有独特性质的聚合物、纳米材料等被广泛应用于各种化学修饰电极和生物传感器的研制,不仅丰富了电化学的电极材料,而且也扩展了电化学的研究领域。通过在电极界面上进行人为的修饰,可以设计出灵敏、稳定的化学修饰电极。本论文是以电沉积技术为基础,通过采用聚合物Nafion、石墨纳米纤维等新材料的化学修饰,制备了一系列灵敏度高、选择性好的化学修饰铋膜电极（BiFE）。具体工作如下:1.在本章工作中,我们构建了石墨纳米纤维-Nafion（GNF-NA）复合膜修饰的铋膜电极、研究了它的电化学特征并应用于同时检测痕量金属镉和铅。我们考察了沉积电位、沉积时间、铋离子浓度等因素对检测结果的影响,在最优条件下,镉、铅检出限分别达0.09μg L-1和0.02μg L-1 （S/N = 3）。此修饰电极具有良好的重现性和灵敏度,并成功地应用于水和人血实际样品中镉、铅的同时检测,所得结果与电感耦合等离子体-质谱（ICP-MS）结果相一致。2.铋膜电极广泛地用在酸性溶液中检测重金属离子,然而碱性条件下铋膜电极检测重金属的报道却很少。在本章中,用扫描电镜和电化学试验等手段考察了Nafion修饰的铋膜电极（NA-BiFE）在碱性条件和酸性条件下电化学性质。在最优条件下,分别在碱、酸条件下阳极差分脉冲伏安法检测铅离子,最后成功地将此电极用于污水中铅的检测,所得结果与原子吸收光谱的结果相一致。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 序言
• 1.1 重金属污染及其检测方法
• 1.1.1 重金属污染及危害
• 1.1.2 重金属的检测技术
• 1.2 铋膜电极的性质及应用
• 1.2.1 铋膜电极的制作及表征
• 1.2.2 铋膜电极的电化学性质
• 1.2.3 铋膜电极的应用
• 1.2.4 结论
• 1.3 研究课题的提出
• 第2章 石墨纳米纤维-Nafion 复合膜修饰电极的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 仪器设备
• 2.2.3 GNFs-NA 复合膜修饰电极的制备
• 2.2.4 溶出伏安分析过程
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 GNFs-NA 复合物修饰的铋膜电极的表面形貌特征
• 2.3.2 GNFs-NA 复合物修饰的铋膜电极的电化学性能
• 2.3.3 GNFs-NA 复合膜检测Cd（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）实验参数的优化
• 2.3.4 GNFs-NA 复合膜检测Cd（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）
• 2.3.5 GNFs-NA 复合物修饰的铋膜电极的应用
• 2.4 结论
• 第3章 Nafion 修饰的铋膜电极在碱性溶液中的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 仪器设备
• 3.2.3 NA 修饰的铋膜电极的制备
• 3.2.4 溶出伏安分析过程
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 共沉积的Bi-Pb 膜的特点
• 3.3.2 Bi-Pb 膜表面的形貌特征
• 3.3.3 修饰电极在不同溶液中的循环伏安行为
• 3.3.4 分别在碱性和酸性条件下检测Pb（Ⅱ）
• 3.3.5 实际样品的测定
• 3.4 结论
• 第4章 结论和展望
• 4.1 结论
• 4.2 进一步研究计划
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况