目前我國面臨嚴(yán)重的水質(zhì)污染問題,近年來發(fā)生的水質(zhì)污染事件具有以下特點(diǎn):i)污染事件發(fā)生在遠(yuǎn)離城市的水源地,實(shí)驗(yàn)環(huán)境簡陋;ii)污染物成分復(fù)雜,主要概況為色素污染、化學(xué)藥品污染、生物污染和重金屬污染四大類,且重金屬類污染毒性極高,國標(biāo)中重金屬類的安全含量低于其他污染物1-2量級。針對水質(zhì)污染特點(diǎn),需要發(fā)展一種檢測方法,應(yīng)具備以下特點(diǎn):i)操作簡單,可靠性高的;ii)環(huán)境友好,不存在二次污染水源的可能;iii)檢測精度高,檢測污染種類范圍大,可以對混合污染物進(jìn)行檢測。本文以分光光度法和溶出伏安法作用檢測原理,實(shí)現(xiàn)對于四大類污染的檢測。簡化光學(xué)檢測系統(tǒng),提高可靠性;發(fā)展算法,混合污染物譜線解析,實(shí)現(xiàn)各組分含量檢測;制備摻硼金剛石薄膜電極,代替汞膜電極,簡化預(yù)處理過程,防止汞膜鍍膜液對環(huán)境的二次污染。1)基于分光光度法檢測分子類污染物。以CCD探測器為檢測元件,設(shè)計(jì)檢測光路,去除正弦分光機(jī)構(gòu),提高機(jī)構(gòu)可靠性;CCD探測器的像素和波長成線性關(guān)系,完成系統(tǒng)校核。單一色素測試,檢測結(jié)果顯示光學(xué)系統(tǒng)工作穩(wěn)定,檢測精度高;配制顯色劑,對無色化學(xué)藥品和生物污染的檢測;設(shè)計(jì)有針對性的發(fā)展解譜算法,實(shí)現(xiàn)不同類型重疊譜線解譜分析,預(yù)測重合混合污染物組分濃度。2)基于溶出伏安法檢測重金屬污染物。采用汞膜電極對重金屬進(jìn)行分析,測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)檢測性能。汞膜電極對于底液酸堿性敏感,pH=4.68,富集時(shí)間300s,得到質(zhì)量最好、形狀最完整的掃描譜線。3)制備硼摻雜金剛石薄膜電極,用于取代汞膜電極。探究熱絲化學(xué)氣相沉積工藝過程中CH_4濃度對于金剛石薄膜生長速率、價(jià)鍵和微觀結(jié)構(gòu)的影響;探究對硼摻雜濃度對于薄膜價(jià)鍵,組分,微觀結(jié)構(gòu)以及生長均勻性的影響。4)對硼摻雜金剛石薄膜電極進(jìn)行電化學(xué)測試,探究硼摻雜金剛石薄膜導(dǎo)電機(jī)理;討論硼濃度對于電極電化學(xué)勢窗的影響;測試摻雜后金剛石薄膜電極電化學(xué)性能。最后將摻雜后金剛石薄膜電極應(yīng)用到重金屬實(shí)際檢測中,靈敏度和檢出限均超過汞膜電極。
【學(xué)位單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X832
【部分圖文】：

第1章 前言意義類賴以生存的重要自然資源，直接制約著人類社會的發(fā)展。水類不合理的開發(fā)利用，造成了非常嚴(yán)重的水資源危機(jī)。水資源全球人類共同面對的重大課題。我國是水資源嚴(yán)重缺乏的國家以及水質(zhì)污染嚴(yán)重兩大問題。我國的水資源分布如圖 1-1 所示發(fā)達(dá)地區(qū)、東部沿海地區(qū)，水資源壓力相對較小，荒漠化嚴(yán)重重不足，而工業(yè)發(fā)達(dá)的京津冀地區(qū)面臨著水資源不足和污染嚴(yán)

1955 年美國通用公司在高溫高壓的實(shí)驗(yàn)環(huán)境成出人造金剛石晶體（He，2015）。經(jīng)過幾十年的發(fā)到了不斷的完善，并成功的實(shí)現(xiàn)了規(guī)模生產(chǎn)。但該狀，結(jié)構(gòu)功能性差，成產(chǎn)成品應(yīng)用范圍小。積研究也開展得很早，Derjaguin 等人采用化學(xué)氣合成出金剛石晶體。Konoplyuk 等人，以甲烷和氫剛石襯底上合成出金剛石（Konoplyuk，2007）。經(jīng)到了迅猛發(fā)展，發(fā)展出直流等離子體噴射法（李文，2001）、電子回旋共振等離子體輔助微波法改進(jìn)方薄膜的生長速率和薄膜質(zhì)量都得到了提高。

2015）。氮摻雜形成的施主能級很高，達(dá)到 1.7 eV，造電；磷摻雜的施主能級很低，僅為 0.6 eV，造成摻雜后金剛石達(dá)到 600 cm2/(Vs)，磷摻雜主要采用離子注入的方式進(jìn)行，CV石薄膜質(zhì)量不高（Zhang，2013）。是迄今金剛石薄膜最常見的摻雜元素，具有良好的工藝性能，到良好的效果。目前常用硼摻雜源為乙硼烷、三氟化硼氣態(tài)或容三甲酯、硼酸三乙酯，通過流量控制器后進(jìn)入反應(yīng)室。硼原子他會奪取碳原子的一個(gè)電子而進(jìn)而形成一個(gè)“空穴”，呈現(xiàn)出硼在金剛石薄膜中受主能級為 0.37 eV，隨著摻雜濃度的提高，cm-3時(shí)，載流子遷移率可以達(dá)到 1600-2020 cm2V-1s-1，有文獻(xiàn)顯至具有超導(dǎo)特性，是制成電極的理想材料（Shi，2015）。金剛石薄膜的電化學(xué)應(yīng)用
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本文編號：2878685