酚類化合物是一類毒性大、難降解的持久性有機污染物，具有環(huán)境持久性、生物累積性、長距離遷移能力和生物危害性，能導致生物體內(nèi)分泌紊亂、生殖及免疫機能失調(diào)、神經(jīng)行為和發(fā)育紊亂以及致癌、致畸、致突變，因此，部分酚類化合物也稱為環(huán)境激素。隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，酚類化合物的使用量逐年上升。目前，酚類化合物是造成土壤和水環(huán)境嚴重污染的有機化合物之一，主要來源于塑料、染料、殺蟲劑、造紙和石化產(chǎn)品。因此，對它們在水、土壤中的殘留狀況進行分析研究有實際意義。 電化學分析方法具有操作簡單、快速、方便、靈敏、價格低廉、綠色環(huán)保及易于微型化等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于疾病診斷、藥物分析和環(huán)境監(jiān)測等方面。本文研究了部分酚類物質(zhì)在納米材料修飾電極上的電化學行為，并對其在土壤及水體中的殘留水平進行了分析檢測。主要分為以下六個方面： (1)制備了酪氨酸酶-絲素-多壁碳納米管-酞菁鈷修飾玻碳電極，并研究了雙酚A在該電極上的電化學氧化反應(yīng)。絲素能夠保持酪氨酸酶的生物活性，多壁碳納米管能夠提高電極表面的電子轉(zhuǎn)移速率，酞菁鈷能催化雙酚A的電化學氧化。雙酚A在電極表面的反應(yīng)為完全不可逆反應(yīng)。在優(yōu)化的實驗條件下，雙酚A的氧化電流與濃度在5...

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【學位級別】：博士

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摘要
Abstract
引言
    1. 土壤及水的污染
    2. 酚類污染物的環(huán)境危害
        2.1 酚類化合物
        2.2 國內(nèi)外土壤及水中酚類污染物污染的現(xiàn)狀
        2.3 土壤及水中酚類污染物污染的特點
            2.3.1 具有很強的隱蔽性
            2.3.2 具有很強的遷移性
            2.3.3 具有累積性
            2.3.4 具有難治理性
        2.4 土壤及水中酚類污染物污染的危害
            2.4.1 對人體的危害
            2.4.2 對土壤及水環(huán)境的影響
            2.4.3 對環(huán)境的影響
            2.4.4 對食品安全的影響
            2.4.5 對生態(tài)環(huán)境的影響
    3. 酚類污染物的檢測分析現(xiàn)狀
        3.1 色譜分析法
        3.2 光譜分析法
        3.3 免疫分析法
        3.4 電化學分析法
    4. 化學修飾電極
        4.1 化學修飾電極簡介
        4.2 化學修飾電極的制備方法
            4.2.1 共價鍵合法
                4.2.1.1 碳基電極的化學修飾
                4.2.1.2 金屬和金屬氧化物基電極的化學修飾
            4.2.2 吸附法
                4.2.2.1 化學吸附法
                4.2.2.2 自組裝成膜法
            4.2.3 電化學沉積法
            4.2.4 電化學聚合法
            4.2.5 混合摻入法
            4.2.6 直接滴涂法
    5. 納米材料及其在在化學修飾電極中的應(yīng)用
        5.1 納米材料簡介
        5.2 納米材料分類
        5.3 納米材料制備與表征
            5.3.1 納米材料制備
                5.3.1.1 物理氣相合成
                5.3.1.2 化學氣相合成
                5.3.1.3 沉淀法
                5.3.1.4 溶膠-凝膠法
                5.3.1.5 水熱合成法
                5.3.1.6 醇鹽水解法
            5.3.2 納米材料表征
        5.4 納米材料在化學修飾電極中的應(yīng)用
    6. 本論文研究工作及意義
2. 材料與方法
    2.1 試劑與儀器
        2.1.1 試劑
        2.1.2 儀器
    2.2 試劑配制
    2.3 實驗方法
        2.3.1 基于多壁碳納米管-酞菁鈷-絲素復(fù)合材料的安培酪氨酸酶傳感器對土壤中雙酚 A 的電化學檢測
            2.3.1.1 多壁碳納米管的羧基化處理
            2.3.1.2 絲素的制備
            2.3.1.3 修飾電極的制備
            2.3.1.4 電化學檢測
            2.3.1.5 高效液相色譜檢測
            2.3.1.6 樣品處理
        2.3.2 基于 Mg-Al-CO₃層狀類水滑石修飾玻碳電極檢測土壤中雙酚 A
            2.3.2.1 Mg-Al-CO₃層狀類水滑石的制備
            2.3.2.2 Mg-Al-CO₃層狀類水滑石修飾玻碳電極的制備
            2.3.2.3 電化學檢測
            2.3.2.4 土壤樣品處理及檢測
        2.3.3 基于 PAMAM-CoTe 納米材料修飾玻碳電極檢測水樣中雙酚 A
            2.3.3.1 CoTe 納米材料的制備
            2.3.3.2 PAMAM-CoTe 納米材料修飾玻碳電極的制備
            2.3.3.3 電化學檢測
            2.3.3.4 水樣處理及檢測
        2.3.4 基于納米羥基磷灰石修飾玻碳電極電化學氧化檢測水樣中 4-硝基苯酚和 2,4-二硝基苯酚
            2.3.4.1 納米羥基磷灰石修飾玻碳電極的制備
            2.3.4.2 電化學檢測
            2.3.4.3 水樣處理及檢測
        2.3.5 基于石墨烯-殼聚糖復(fù)合膜修飾玻碳電極檢測土壤中的 4-氨基苯酚
            2.3.5.1 石墨烯的制備
            2.3.5.2 石墨烯-殼聚糖復(fù)合膜修飾玻碳電極的制備
            2.3.5.3 電化學檢測
            2.3.5.4 土壤樣品處理及檢測
        2.3.6 基于石墨烯-碳納米球修飾玻碳電極檢測土壤中對苯二酚
            2.3.6.1 石墨烯-碳納米球混合物的制備
            2.3.6.2 石墨烯-碳納米球修飾玻碳電極的制備
            2.3.6.3 電化學檢測
            2.3.6.4 土壤樣品處理及檢測
3 結(jié)果與分析
    3.1 基于多壁碳納米管-酞菁鈷-絲素復(fù)合材料的安培酪氨酸酶傳感器對土壤中雙酚 A 的電化學檢測
        3.1.1 修飾電極在 Fe(CN)6
3-/4-中的電化學行為
        3.1.2 BPA 的循環(huán)伏安行為
        3.1.3 檢測條件的優(yōu)化
        3.1.4 電化學有效表面積和速率常數(shù) ks
        3.1.5 安培響應(yīng)
        3.1.6 干擾研究
        3.1.7 生物傳感器的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性
        3.1.8 實際樣品測定
    3.2 基于 Mg-Al-CO₃層狀類水滑石修飾玻碳電極檢測土壤中雙酚 A
        3.2.1 Mg-Al-CO₃層狀類水滑石的 FT-IR 和 XRD 表征
        3.2.2 Mg-Al-CO₃類水滑石修飾玻碳電極的 SEM 圖
        3.2.3 修飾電極在[Fe(CN)₆]^3-/4-中的電化學行為
        3.2.4 BPA 在不同電極上的電化學行為
        3.2.5 LDH 修飾量對 BPA 電化學行為的影響
        3.2.6 pH 值對 BPA 電化學行為的影響
        3.2.7 掃速對 BPA 電化學行為的影響
        3.2.8 富集條件對 BPA 電化學行為的影響
        3.2.9 計時庫侖研究
        3.2.10 校正曲線
        3.2.11 干擾研究
        3.2.12 電極重現(xiàn)性和穩(wěn)定性
        3.2.13 土壤樣品檢測
    3.3 基于 PAMAM-CoTe 納米材料修飾玻碳電極檢測水樣中雙酚 A
        3.3.1 不同修飾電極在[Fe(CN)₆]^3-/4-中的電化學行為
        3.3.2 BPA 在不同電極上的循環(huán)伏安行為
        3.3.3 pH 值對 BPA 氧化行為的影響
        3.3.4 掃速對 BPA 氧化行為的影響
        3.3.5 氧化機理探討
        3.3.6 富集時間對 BPA 氧化行為的影響
        3.3.7 計時庫侖研究
        3.3.8 校正曲線
        3.3.9 重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和干擾研究
        3.3.10 水樣檢測
    3.4 基于納米羥基磷灰石修飾玻碳電極電化學氧化檢測水樣中硝基苯酚
        3.4.1 納米羥基磷灰石及其修飾電極的 SEM 和 TEM 表征
        3.4.2 不同電極在[Fe(CN)₆]^3-/4-中的電化學行為
        3.4.3 檢測 4-硝基苯酚(4-NP)
            3.4.3.1 4-硝基苯酚的電化學行為
            3.4.3.2 檢測條件優(yōu)化
            3.4.3.3 計時安培和計時庫侖研究
            3.4.3.4 校正曲線和檢出限
            3.4.3.5 重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和抗干擾性
            3.4.3.6 樣品檢測
        3.4.4 檢測 2,4-硝基苯酚(2,4-DNP)
            3.4.4.1 2,4-硝基苯酚的電化學行為
            3.4.4.2 檢測條件優(yōu)化
            3.4.4.3 計時庫侖研究
            3.4.4.4 氧化機理研究
            3.4.4.5 校正曲線和檢出限
            3.4.4.6 重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和抗干擾性
            3.4.4.7 樣品檢測
    3.5 基于石墨烯-殼聚糖復(fù)合膜修飾玻碳電極檢測土壤中的 4-氨基苯酚
        3.5.1 石墨烯的表征
        3.5.2 4-氨基苯酚的電化學行為
        3.5.3 緩沖溶液 pH 值的影響
        3.5.4 掃速的影響
        3.5.5 計時安培研究
        3.5.6 校正曲線和檢出限
        3.5.7 樣品檢測
    3.6 基于石墨烯-碳納米球修飾玻碳電極檢測土壤中對苯二酚
        3.6.1 石墨烯-碳納米球的表征
        3.6.2 對苯二酚在不同修飾電極上的電化學行為
        3.6.3 pH 影響
        3.6.4 掃速影響
        3.6.5 富集影響
        3.6.6 校正曲線
        3.6.7 樣品檢測
4 討論
    4.1 基于多壁碳納米管-酞菁鈷-絲素復(fù)合材料的安培酪氨酸酶傳感器對土壤中雙酚 A 的電化學檢測
    4.2 基于 Mg-Al-CO₃層狀類水滑石修飾玻碳電極檢測土壤中雙酚 A
    4.3 基于 PAMAM-CoTe 納米材料修飾玻碳電極檢測水樣中雙酚 A
    4.4 基于納米羥基磷灰石修飾玻碳電極電化學氧化檢測水樣中 4-硝基苯酚和 2,4-二硝苯酚
    4.5 基于石墨烯-殼聚糖復(fù)合膜修飾玻碳電極檢測土壤中的 4-氨基苯酚
    4.6 基于石墨烯-碳納米球修飾玻碳電極檢測土壤中對苯二酚
5 結(jié)論
    5.1 多壁碳納米管-酞菁鈷-絲素復(fù)合材料的安培酪氨酸酶傳感器對土壤中 BPA 的電化學檢測
    5.2 Mg-Al-CO₃層狀類水滑石修飾玻碳電極檢測土壤中 BPA
    5.3 PAMAM-CoTe 納米材料修飾玻碳電極檢測水樣中 BPA
    5.4 納米羥基磷灰石修飾玻碳電極電化學氧化檢測水樣中 4-NP 和 2,4-DNP
    5.5 石墨烯-殼聚糖復(fù)合膜修飾玻碳電極檢測土壤中的 4-AP
    5.6 石墨烯-碳納米球修飾玻碳電極檢測土壤中 HQ
6 創(chuàng)新之處
7 參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文



本文編號：3763710

boshi