發(fā)布時間：2020-03-27 09:35

【摘要】：國家現(xiàn)代化進(jìn)程加速,隨之而來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)問題的矛盾也日漸突出。而在眾多環(huán)境問題中,其水污染的環(huán)境問題日益嚴(yán)重,受到了廣泛關(guān)注。而水環(huán)境中無機(jī)重金屬離子的污染是最常見的問題之一,其在自然條件下不易降解,甚至在低濃度下都會對人體造成嚴(yán)重地?fù)p害。而水恰恰與人類的一切生活都息息相關(guān),因此對于水中的重金屬離子的痕量檢測顯得尤為重要。而電化學(xué)分析方法由于其高靈敏,成本低以及簡易的操作等大受關(guān)注。歸結(jié)其中,設(shè)計合適的敏感界面是電化學(xué)檢測中至關(guān)重要的一步。雖然眾多具有高靈敏度的電化學(xué)傳感器接踵而至,其高靈敏度的性能大多歸因于敏感界面的吸附性能。而敏感界面與電化學(xué)行為的微觀作用機(jī)制仍有待研究。探索微觀機(jī)制的作用原理對于日后開發(fā)新的敏感界面來進(jìn)行檢測水中的微量重金屬離子至關(guān)重要。因此,本著探索微觀機(jī)制為研究主干,通過建立含有缺陷型的鉬基納米復(fù)合材料修飾電極的敏感界面來討論其與電化學(xué)行為的構(gòu)效關(guān)系。本論文的工作主要包含以下內(nèi)容:(1)通過簡單的水熱法制備了鎳鉬雙金屬氧化物(Ni0.4Mo1.2O4),并且通過一系列的表征進(jìn)行證明。并將其作為電極的修飾材料,實現(xiàn)了對重金屬離子的成功檢測。并且對Pb(Ⅱ)表現(xiàn)出最高的檢測靈敏度。而且Ni0.4Mo1.2O4/GCE對于Pb(Ⅱ)的檢測具有較好的穩(wěn)定性以及重現(xiàn)性。我們將其高靈敏的電化學(xué)性能歸結(jié)為氧空位作為活性位點,從而有利于對重金屬離子的捕捉。該工作的初步探索,也為后續(xù)的工作提供了研究思路。(2)通過水熱法,調(diào)節(jié)Ce在α-MoO3中的摻雜量,從而實現(xiàn)對α-MoO3納米結(jié)構(gòu)的理化特性的改變。在電化學(xué)檢測結(jié)果中,我們發(fā)現(xiàn)鈰含量為9%的α-Mo03材料(C9M)對Pb(Ⅱ)的檢測靈敏度高達(dá)106.64 μA μM-1以及0.015μM理論檢測限(LOD)。為探究材料在檢測過程中的差異性,我們進(jìn)行了吸附實驗。在吸附后的XPS中,我們發(fā)現(xiàn)氧元素的化學(xué)環(huán)境變化在Pb(Ⅱ)的檢測中起著關(guān)鍵的作用。由此,結(jié)合材料特性,推斷出氧空位在一定程度上可以促進(jìn)吸附的重金屬離子,從而提高電化學(xué)的檢測靈敏度。而進(jìn)一步利用X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)技術(shù)(XAFS),我們發(fā)現(xiàn)重金屬離子與敏感界面的氧位點形成Pb-O的鍵長不同是其電化學(xué)行為差異的主要原因。由于形成Pb-O的不同鍵長會影響其進(jìn)一步擴(kuò)散到電極表面的速率發(fā)生變化,使得Pb的溶出量也有影響。
【圖文】：

屬離子在電極上的溶出行為方式不一，大致分為線性掃描伏安法（ＬＳＡＳＶ）邋［ｎ］，逡逑方波溶出伏安法（ＳＷＡＳＶ）邋［１２］和差分脈沖伏安法（ＤＰＡＳＶ）邋［１３］，其檢測系統(tǒng)圖逡逑如圖１－１所示。由于電極作用下，重金屬離子的氧化所需要的電壓不同，因此會逡逑存在相應(yīng)的電流信號。溶出伏安法的檢測系統(tǒng)是由工作電極，參比電極和對電極逡逑２逡逑

本也相對較少，具有潛在的實際應(yīng)用。而后，Ｙａｎｇ［１６ｌ等人通過將金納米顆粒均勻逡逑的覆蓋在（ｘ－Ｍｎ０２納米棒的表面，通過后者的強(qiáng)吸附作用，將Ａｓ（ＩＩＩ）擴(kuò)散至及納逡逑米顆粒表面，，使其進(jìn)行原位的氧化還原，其示意圖１－２所示。作者表示通過兩者逡逑的協(xié)同作用，進(jìn)一步的提高了邋Ａｓ（ＩＩＩ）的靈敏度。逡逑３）邐Ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ邋ｔｒａｎｓｆｅｒ逡逑ｂ）。Ｖ。邋。ＭＡｓ0逡逑Ｂｅ0邋ｏ邋ＨＡｓＯ逡逑＞／邐Ａｓｉ0）逡逑Ｉ逡逑ｎ邋？邋Ｄｉｆｆ邋Ｏｕｔｅｒｆ邐Ｄｉｆｌ邋＾邋ｆ逡逑圖１－２邋Ａｕ納米顆粒修飾ｏｒＭｎ０２的協(xié)同作用提高Ａｓ（ＩＩＩ）的電化學(xué)檢測靈敏度［１６］逡逑１．３．１．２基于碳基納米材料的電化學(xué)檢測逡逑納米級碳基材料具有優(yōu)異的電子光學(xué)性能。因此，碳納米材料包括碳納米管、逡逑活性炭、碳納米纖維、碳納米管螺紋、富勒烯、石墨烯和石墨化物質(zhì)都是檢測重逡逑金屬離子的可供參考的電極修飾材料。其中碳納米管自現(xiàn)世以來就引起了研究界逡逑的極大興趣，深受追捧。碳納米管具有機(jī)械強(qiáng)度好、表面積大、導(dǎo)熱系數(shù)高、電逡逑催化活性高、電子轉(zhuǎn)移率高等顯著優(yōu)點。由于這些特性，碳納米管被認(rèn)為是追蹤逡逑無機(jī)和有機(jī)污染物的有用材料［１７：１。已有文獻(xiàn)表明，將碳納米管特定功能化可在提逡逑高重金屬離子的檢測靈敏度同時還具有選擇性。通常，具有較少極性功能的碳納逡逑米管，如羧酸（－ＣＯＯＨ）、羰基（－Ｃ＝０）和羥基（－０Ｈ）具有疏水性，不溶于水．因此，逡逑未修飾的ＣＮＴｓ缺乏螯合水溶液中金屬離子的能力
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB33;O657.1;X52

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