本文關(guān)鍵詞：重金屬陽極溶出伏安分析新方法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：重金屬(砷、鎘、鉛等)污染嚴(yán)重威脅環(huán)境生態(tài)、食品安全和人類健康,發(fā)展靈敏、快速和簡便的重金屬分析檢測新方法非常重要。深入研究無機(jī)砷的基本電化學(xué)行為及構(gòu)建高敏檢測痕量無機(jī)砷、鉛、鎘的新方法具有重要意義。本學(xué)位論文中,我們簡要綜述了砷、鎘、鉛等重金屬的電化學(xué)分析研究及石英晶體微天平(QCM)技術(shù)在重金屬的電化學(xué)研究方面的進(jìn)展,采用電化學(xué)石英晶體微天平(EQCM)技術(shù)和陽極溶出伏安(ASV)技術(shù)在無機(jī)砷的電化學(xué)行為以及痕量無機(jī)砷、鉛、鎘的檢測方面開展了以下研究:1.采用循環(huán)伏安(CV)技術(shù)對比研究了金和鉑盤電極上As(III)的電化學(xué)行為。金電極上預(yù)富集的As(0)可電氧化溶出為As(III),As(III)進(jìn)一步電氧化為As(V),得到比鉑電極上更明顯且尖銳的兩個(gè)電氧化溶出峰。該雙信號模式可用于金電極上As(III)的靈敏分析。研究了掃速對信噪比的影響,測算了電子轉(zhuǎn)移系數(shù)(a)和電子轉(zhuǎn)移表觀速率常數(shù)(ks)。在最優(yōu)條件下,As(III)在0.03~2.0mM濃度范圍內(nèi),第一個(gè)陽極氧化峰電流(As(0)-As(III))與其濃度呈線性關(guān)系,檢測下限為1.5 n M(S/N=3,下同);第二個(gè)陽極氧化峰電流(As(III)-As(V))與As(III)濃度也呈線性關(guān)系,檢測下限為3 n M。這種高掃速雙信號ASV模式抗干擾性能好,用于實(shí)際水樣分析,結(jié)果滿意。2.采用EQCM技術(shù)對比研究了As(III)在金和鉑電極上的陰極富集與陽極溶出伏安行為,發(fā)現(xiàn)電極原位電生的氫氣可化學(xué)還原As(III)和As(V),從而可增強(qiáng)As(0)的陰極富集、提高As(III)和/或As(V)的靈敏度。在0.5 M H2SO4溶液中,鉑電極在-0.3 V富集時(shí),通過As(III)的電還原和電生氫氣的化學(xué)還原,可沉積三層As(0)。而在0.5 M H2SO4溶液中,金電極在-0.2 V下無氫氣析出,只發(fā)生As(III)的電還原反應(yīng),當(dāng)電極上金活性位點(diǎn)被As(0)覆蓋后,不能進(jìn)一步電沉積As(0),使得電極表面僅得到一個(gè)單層的As(0)。負(fù)移富集電位至發(fā)生輕微析氫,金電極表面還發(fā)生電生氫化學(xué)還原As(III)的反應(yīng),可沉積兩層As(0)。盡管As(V)的直接電還原較難發(fā)生,但電生氫也能化學(xué)還原As(V),增大電極表面As(0)的陰極富集效率�；陔娺�原/化學(xué)還原As(III)和/或As(V),在金電極上實(shí)現(xiàn)了As(III)和/或As(V)的高敏雙信號線性掃描陽極溶出伏安(LSASV)檢測,檢測下限分別為1 n M和5.4 n M。此法用于真實(shí)水樣分析,結(jié)果滿意。對As(0)電沉積的研究有助于更好地理解其他絕緣性薄膜的電化學(xué)沉積行為。3.采用恒電位電鍍法制備金-鉑雙金屬納米材料修飾的玻碳電極(Au-Pt NPs/GCE),實(shí)現(xiàn)了As(III)的高敏LSASV分析。結(jié)合鉑表面更容易電生氫和金表面As(0)溶出信號較大的優(yōu)勢,在0.5 M H2SO4水溶液中,通過Pt NPs上-0.1 V恒電位下電生的氫化學(xué)還原As(III),增強(qiáng)了As(0)的陰極富集,實(shí)現(xiàn)了As(III)在電極表面的靈敏檢測。優(yōu)化條件下,采用高掃速雙信號ASV模式,在0.01~3.0mM濃度范圍內(nèi),兩個(gè)陽極氧化峰電流(As(0)-As(III)-As(V))均與As(III)濃度呈線性關(guān)系,檢測下限分別為3.7 n M和6.0 n M。用于實(shí)際水樣中的As(III)分析,結(jié)果滿意。4.通過在金電極上雙信號ASV法檢測痕量As(III),以及在汞膜或者鉍膜修飾的玻碳電極上ASV法檢測痕量Cd(II)和Pb(II),在同一過程中實(shí)現(xiàn)了比汞或鉍活潑的金屬(負(fù)電位組:Cd(II)和Pb(II))和比汞或鉍惰性的金屬(正電位組:As(III))的同時(shí)檢測。在兩個(gè)獨(dú)立電解池或同一個(gè)電解池中均可進(jìn)行檢測。與常規(guī)單通道陽極溶出伏安法相比,新法分析結(jié)果一致,檢測更便捷。用于實(shí)際水樣分析,結(jié)果滿意。5.以SBA-15介孔分子篩為模板制備三維多孔的g-C3N4,負(fù)載粒徑為100?200nm的花狀金納米粒子(Au NPs),制得Au NPs/g-C3N4納米復(fù)合物,然后通過滴涂法制備納米復(fù)合材料修飾的玻碳電極(Au NPs/g-C3N4/GCE),實(shí)現(xiàn)了As(III)的靈敏分析。與金納米粒子修飾玻碳電極(Au NPs/GCE)比較,Au NPs/g-C3N4/GCE電極檢測性能更好。在最佳條件下(0.5 M H2SO4中?0.45V下富集400 s),As(III)的線性檢測范圍為0.005?1.00?M,檢測下限為2.9 n M。該電極用于實(shí)際水樣分析,結(jié)果滿意。6.采用濃硝酸輔助水熱法處理低結(jié)晶度的銳鈦礦Ti O2,制備了高結(jié)晶度的金紅石相Ti O2納米棒(TNRs)。該納米棒形貌規(guī)整,特別是(002)晶面具有較高的暴露率。采用光誘導(dǎo)還原法,在TNRs表面原位還原HAu Cl4制備了Au NPs(1?5 nm)修飾的TNRs納米復(fù)合物(Au NPs/TNRs),發(fā)現(xiàn)其在可見光下有較強(qiáng)的光催化能力。制備了Au NPs/TNR修飾的玻碳電極用于As(III)的靈敏檢測。第一個(gè)陽極氧化峰電流(As(0)?As(III))與As(III)濃度在0.01?1.00?M濃度范圍呈線性關(guān)系,檢測下限為2.6 n M;第二個(gè)陽極氧化峰電流(As(III)?As(V))與As(III)濃度在0.05?1.00?M濃度范圍呈線性關(guān)系,檢測下限為20 n M。該法用于實(shí)際水樣分析,結(jié)果滿意。
【關(guān)鍵詞】：高掃速雙信號陽極溶出伏安法 電化學(xué)石英晶體微天平 As(III)電化學(xué) 原位電生氫化學(xué)還原As(III)或者As(V) 金-鉑雙金屬納米粒子 雙通道陽極溶出伏安法 無機(jī)砷、鎘、鉛 三維多孔g-C3N4 金紅石Ti O2單晶納米棒
【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O657.1
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-32
• 1.1 重金屬污染及危害14
• 1.2 重金屬電化學(xué)分析檢測方法14-29
• 1.2.1 陰極溶出伏安法15-16
• 1.2.2 陽極溶出伏安法16-29
• 1.2.2.1 本體貴金屬電極18-20
• 1.2.2.2 納米貴金屬修飾電極20-22
• 1.2.2.3 過渡金屬氧化物修飾電極22-23
• 1.2.2.4 碳納米材料修飾電極23-25
• 1.2.2.5 有機(jī)物修飾電極25-29
• 1.3 石英晶體微天平技術(shù)及在重金屬電化學(xué)研究中的應(yīng)用29-30
• 1.4 本文構(gòu)思30-32
• 第二章 金電極上痕量As(III)的高掃速雙信號溶出伏安分析32-45
• 2.1 引言32-34
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分34-35
• 2.2.1 儀器與試劑34
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟34-35
• 2.3. 結(jié)果與討論35-44
• 2.3.1 金和鉑盤電極上As(III)的電化學(xué)行為35-38
• 2.3.2 金電極上As(III)的電分析性能及應(yīng)用38-44
• 2.4 小結(jié)44-45
• 第三章 基于As(0)在金和鉑電極上高效陰極預(yù)富集-陽極溶出伏安分析As(III)和As(V)45-68
• 3.1 前言45-46
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分46-49
• 3.2.1 儀器與試劑46-47
• 3.2.2 電極處理與表征47
• 3.2.3 QCM校正47-48
• 3.2.4 As(III)和As(V)的ASV檢測48-49
• 3.3 結(jié)果與討論49-67
• 3.3.1 金與鉑盤電極上As(0)的陰極預(yù)富集及陽極溶出行為研究49-56
• 3.3.2 QCM Au與Pt/QCM Au電極上As(0)的陰極預(yù)富集及陽極溶出行為56-61
• 3.3.3 金電極上基于As(0)高效陰極富集雙信號高掃速ASV檢測As(III)61-63
• 3.3.4 金電極上基于電生氫雙信號高掃速ASV檢測As(V)63-67
• 3.4 小結(jié)67-68
• 第四章 金-鉑雙金屬納米粒子修飾玻碳電極電生氫增敏陽極溶出伏安檢測痕量As(III)68-79
• 4.1 引言68-69
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分69-70
• 4.2.1 儀器和試劑69
• 4.2.2 修飾電極的制備69-70
• 4.3 結(jié)果與討論70-78
• 4.3.1 Au-PtNPs/GCE電極制備與表征70-73
• 4.3.2 Au-PtNPs/GCE上雙信號高掃速陽極溶出伏安檢測As(III)73-78
• 4.4 小結(jié)78-79
• 第五章 雙通道模式同時(shí)高敏陽極溶出伏安檢測Cd(II), Pb(II)和As(III)79-88
• 5.1 引言79-80
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分80-81
• 5.2.1 儀器和試劑80
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟80-81
• 5.3 結(jié)果與討論81-87
• 5.3.1 雙通道模式陽極溶出伏安檢測As(III)可行性分析81-85
• 5.3.2 雙通道模式同時(shí)陽極溶出伏安檢測Cd(II), Pb(II)和As(III)85-87
• 5.4 小結(jié)87-88
• 第六章 多孔g-C_3N_4金納米復(fù)合物的合成及用于痕量As(III)的陽極溶出伏安分析88-102
• 6.1 引言88-89
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分89-90
• 6.2.1 儀器和試劑89
• 6.2.2 AuNPs/g-C_3N_4的制備89-90
• 6.2.2.1 SBA-15介孔分子篩的制備89-90
• 6.2.2.2 g-C_3N_4的制備90
• 6.2.2.3 AuNPs/g-C_3N_4的制備90
• 6.2.3 AuNPs/g-C_3N_4/GCE的制備及表征90
• 6.3 結(jié)果與討論90-101
• 6.3.1 SBA-15模板的制備與表征90-93
• 6.3.2 g-C_3N_4的制備與表征93-96
• 6.3.3 AuNPs/g-C_3N_4的表征96-97
• 6.3.4 AuNPs/g-C_3N_4/GCE上陽極溶出伏安檢測As(III)97-101
• 6.4 小結(jié)101-102
• 第七章 低溫合成金紅石相TiO_2單晶納米棒及修飾納米金用于光催化和陽極溶出伏安檢測痕量As(III)102-116
• 7.1 前言102-103
• 7.2 實(shí)驗(yàn)部分103-105
• 7.2.1 儀器和試劑103-104
• 7.2.2 AuNPs/TNRs納米復(fù)合物的制備104
• 7.2.2.1 銳鈦礦TiO_2納米顆粒的制備104
• 7.2.2.2 TNRs的制備104
• 7.2.2.3 AuNPs/TNRs納米復(fù)合物的制備104
• 7.2.3 光催化性能表征及As(III)檢測104-105
• 7.3 結(jié)果與討論105-115
• 7.3.1 金紅石相TNRs的制備與表征105-107
• 7.3.2 AuNPs/TNRs納米復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)107-110
• 7.3.3 TNRs和Au/TNRs的光催化性能110-112
• 7.3.4 AuNPs/TNRs/GCE電極上陽極溶出伏安檢測As(III)112-115
• 7.4 小結(jié)115-116
• 結(jié)論與展望116-118
• 參考文獻(xiàn)118-133
• 附錄一：縮略語一覽133-135
• 附錄二：攻讀學(xué)位期間發(fā)表的相關(guān)論文135-137
• 致謝137

【相似文獻(xiàn)】

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10 張先業(yè),胡景p

本文編號：486431