本文關(guān)鍵詞：基于碳納米管修飾電極的制備及其在氯酚類污染物檢測(cè)中的應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：碳納米管(Carbon Nanotubes,CNTs)的獨(dú)特結(jié)構(gòu),使其具有導(dǎo)電性好、比表面積大、粒徑小、半導(dǎo)體或金屬等特性,同時(shí)還能催化某些物質(zhì)的電化學(xué)行為。因此,CNTs被廣泛應(yīng)用于化學(xué)修飾電極領(lǐng)域。為了進(jìn)一步提高修飾電極對(duì)物質(zhì)的電催化性能,常將CNTs作為一種優(yōu)良的載體,與其他電極修飾材料相結(jié)合。目前,通過(guò)物理、化學(xué)、電化學(xué)等方法制備更加靈敏的CNTs復(fù)合材料修飾電極是人們關(guān)注的研究熱點(diǎn)。氯酚類污染物在環(huán)境中暴露濃度低,對(duì)生物具有毒性強(qiáng)等特點(diǎn),因而發(fā)展快速、靈敏的分析方法對(duì)實(shí)現(xiàn)環(huán)境中氯酚類污染物的分析檢測(cè)尤為重要。基于以上兩點(diǎn),本文以CNTs為基礎(chǔ)材料,通過(guò)電聚合、恒電位還原等方法,將CNTs、染料分子、金屬納米粒子修飾在電極表面,成功制備了三種CNTs復(fù)合材料修飾電極,并應(yīng)用所制備的修飾電極對(duì)氯酚類污染物進(jìn)行定性分析和定量檢測(cè)。本文的主要研究工作如下:(1)利用多壁碳納米管(Multiwalled carbon nanotubes,MWCNTs)和羅丹明B(Rhodmine B,RhB)結(jié)構(gòu)中苯環(huán)的π-π共軛作用,通過(guò)滴涂法、電聚合法制備PRhB/MWCNTs復(fù)合材料修飾電極(PRhB/MWCNTs/GCE)。通過(guò)掃描電子顯微鏡(Scanning electron microscopy,SEM)表征,表明PRhB/MWCNTs被修飾在GCE表面,成功制備了PRhB/MWCNTs/GCE。通過(guò)電化學(xué)方法對(duì)其表征,表明PRhB/MWCNTs復(fù)合材料不僅可以提高修飾電極的導(dǎo)電能力,還能降低界面電子轉(zhuǎn)移阻抗。同時(shí),該修飾電極對(duì)鄰氯酚(Orthochlorophenol,2-CP)表現(xiàn)出很好的電化學(xué)催化性能。通過(guò)線性伏安法(Linear sweep voltammetry,LSV)對(duì)2-CP進(jìn)行定量檢測(cè),在最佳實(shí)驗(yàn)條件(富集電位為0.2 V,富集時(shí)間為150 s,PBS的pH為3.0;LSV的掃描范圍為0.5-0.9 V,掃速為50 mV/s)下,PRhB/MWCNTs/GCE對(duì)2-CP的線性檢測(cè)范圍為0.05-125μmol/L,檢出限為0.028μmol/L,低于文獻(xiàn)報(bào)道的檢出限。加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)證明,PRhB/MWCNTs/GCE可用于實(shí)際水樣中2-CP的檢測(cè)。(2)利用滴涂法、電聚合法,將曙紅Y(Eosin Y,EY)與MWCNTs結(jié)合,制備PEY/MWCNTs復(fù)合材料修飾電極(PEY/MWCNTs/GCE),用以對(duì)2,4-二氯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)的痕量檢測(cè)。通過(guò)研究不同pH值和掃速對(duì)2,4-DCP電化學(xué)響應(yīng)的影響,證實(shí)2,4-DCP在PEY/MWCNTs/GCE上為不可逆氧化反應(yīng)過(guò)程。該電極反應(yīng)過(guò)程受擴(kuò)散控制,且伴隨兩質(zhì)子兩電子參與。在最佳實(shí)驗(yàn)條件(富集電位為-0.3 V,富集時(shí)間為250 s,PBS的pH為3.0;差分脈沖伏安法(Differential pluse voltammetry,DPV)的掃描范圍為0.3-0.9 V,電位增量為0.01 V,脈沖幅度為0.05 V,脈沖周期為0.2 s,脈沖寬度為0.05 s)下,2,4-DCP的線性檢測(cè)范圍為0.005-0.1μmol/L和0.2-40μmol/L,檢出限為0.0035μmol/L。同時(shí),PEY/MWCNTs/GCE對(duì)2,4-DCP的檢測(cè)具有良好的選擇性和穩(wěn)定性,可以應(yīng)用于實(shí)際水樣中2,4-DCP的檢測(cè)。(3)利用恒電位還原法將鉑納米粒子(Platinum nanoparticles,PtNPs)還原在MWCNTs上,再通過(guò)電聚合法將RhB與MWCNTs通過(guò)π-π共軛作用相結(jié)合,制備PRhB/PtNPs/MWCNTs三元復(fù)合材料修飾電極(PRhB/PtNPs/MWCNTs/GCE)。采用SEM對(duì)其進(jìn)行表征,表明PtNPs均勻分散在MWCNTs上,同時(shí)RhB被修飾在MWCNTs表面上。該修飾電極對(duì)2,4,6-三氯酚(2,4,6-Trichlorophenol,2,4,6-TCP)和對(duì)氯酚(Parachlorophenol,4-CP)表現(xiàn)出良好的電催化性能。在pH為6.0的PBS中,2,4,6-TCP和4-CP在PRhB/PtNPs/MWCNTs/GCE上的氧化峰電位差(E)為0.091 V,可以實(shí)現(xiàn)兩種氯酚的同時(shí)測(cè)定。在最佳實(shí)驗(yàn)條件(富集電位為0 V,富集時(shí)間為100 s,PBS的pH為6.0;DPV的掃描范圍為0.3-0.9 V,電位增量為0.01 V,脈沖幅度為0.05 V,脈沖周期為0.2 s,脈沖寬度為0.05 s)下,2,4,6-TCP的線性檢測(cè)范圍為5-175μmol/L,檢出限為1.55μmol/L;4-CP的線性檢測(cè)范圍為10-300μmol/L,檢出限為3.69μmol/L。加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)證明,PRhB/PtNPs/MWCNTs/GCE可用于實(shí)際水樣中兩種氯酚的分析測(cè)定,具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：碳納米管 羅丹明B 曙紅Y 氯酚類污染物 修飾電極
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O646.54;X832
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 化學(xué)修飾電極10-11
• 1.1.1 化學(xué)修飾電極的預(yù)處理10
• 1.1.2 化學(xué)修飾電極的制備10-11
• 1.2 碳納米管修飾電極的研究進(jìn)展11-14
• 1.2.1 碳納米管12-13
• 1.2.2 碳納米管修飾電極在分析中的應(yīng)用13-14
• 1.3 碳納米管復(fù)合材料修飾電極的研究進(jìn)展14-16
• 1.3.1 金屬納米粒子/碳納米管修飾電極的研究進(jìn)展14-15
• 1.3.2 染料/碳納米管修飾電極的研究進(jìn)展15-16
• 1.4 氯酚類污染物簡(jiǎn)介16-18
• 1.4.1 氯酚類污染物16
• 1.4.2 氯酚類污染物的危害及檢測(cè)方法16-18
• 1.5 本論文的研究意義及研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 2-CP在PRhB/MWCNTs/GCE上的電化學(xué)行為研究19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分19-22
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑19-20
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器20-21
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)方法21
• 2.2.4 電化學(xué)檢測(cè)方法21-22
• 2.3 結(jié)果與討論22-30
• 2.3.1 RhB在MWCNTs/GCE電極上的聚合條件優(yōu)化22-23
• 2.3.2 PRhB/MWCNTs的表征23
• 2.3.3 PRhB/MWCNTs/GCE的電化學(xué)表征23-25
• 2.3.4 2-CP在PRhB/MWCNTs/GCE上的電化學(xué)行為25-26
• 2.3.5 富集時(shí)間和電位的影響26
• 2.3.6 pH值的影響26-27
• 2.3.7 掃速的影響27-28
• 2.3.8 線性檢測(cè)范圍和檢出限28-29
• 2.3.9 PRhB/MWCNTs/GCE穩(wěn)定性、重復(fù)性及抗干擾性29-30
• 2.3.10 實(shí)際樣品分析30
• 2.4 小結(jié)30-32
• 第3章 2,4-DCP在PEY/MWCNTs/GCE上的電化學(xué)行為研究32-45
• 3.1 引言32-33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分33-35
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑33
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器33-34
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法34
• 3.2.4 電化學(xué)檢測(cè)方法34-35
• 3.3 結(jié)果與討論35-44
• 3.3.1 EY在MWCNTs/GCE電極上的聚合行為35-36
• 3.3.2 EY在MWCNTs/GCE電極上的聚合條件優(yōu)化36-37
• 3.3.3 PEY/MWCNTs的表征37
• 3.3.4 PEY/MWCNTs/GCE的電化學(xué)交流阻抗譜37-38
• 3.3.5 2,4-DCP在PEY/MWCNTs/GCE上的電化學(xué)行為38-39
• 3.3.6 富集時(shí)間和電位的影響39
• 3.3.7 pH值的影響39-40
• 3.3.8 掃速的影響40-41
• 3.3.9 線性檢測(cè)范圍和檢出限41-42
• 3.3.10 修飾電極穩(wěn)定性、重復(fù)性及抗干擾性42-43
• 3.3.11 實(shí)際樣品分析43-44
• 3.4 小結(jié)44-45
• 第4章 4-CP、2,4,6-TCP在PRhB/PtNPs/MWCNTs/GCE上的電化學(xué)行為研究45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分45-48
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑45-46
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器46-47
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)方法47
• 4.2.4 電化學(xué)檢測(cè)方法47-48
• 4.3 結(jié)果與討論48-56
• 4.3.1 PRhB/PtNPs/MWCNTs和PtNPs/MWCNTs的表征48-49
• 4.3.2 PRhB/PtNPs/MWCNTs/GCE的電化學(xué)表征49
• 4.3.3 4-CP和 2,4,6-TCP在PRhB/PtNPs/MWCNTs/GCE上的電化學(xué)行為49-51
• 4.3.4 pH值的影響51-52
• 4.3.5 富集電位和富集時(shí)間52
• 4.3.6 線性檢測(cè)范圍和檢出限52-55
• 4.3.7 PRhB/PtNPs/MWCNTs/GCE的穩(wěn)定性、重復(fù)性及抗干擾性55
• 4.3.8 實(shí)際樣品分析55-56
• 4.4 小結(jié)56-57
• 第5章 結(jié)論與展望57-60
• 5.1 結(jié)論57-58
• 5.2 展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-68
• 致謝68

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