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纳米材料及铋膜修饰玻碳电极的研究和应用

叶秀平  
【摘要】: 纳米材料具有表面效应、体积效应和介电限域效应等不同于块体材料和原子或分子的介观性质,加之具有导电性和完整的表面结构,可作为优良的电极材料。碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)是由碳六元环构成的类石墨平面卷曲而成的纳米级中空管,其中每个碳原子通过sp~2杂化与周围3个碳原子发生完全键合。利用碳纳米管对电极表面进行修饰时,除了可将材料本身的物化特性引入电极界面外,也会由于纳米材料的大比表面积效应、粒子表面带有较多的功能基团而对某些物质的电化学行为产生特有的催化效应。 二氧化锆是一种热稳定性强、化学性质不活泼和毒性低的无机物。二氧化锆纳米(ZrO_2)具有较高的电传导性,它通常被作为电催化活性的纳米材料,而应用于电化学分析检测中。研究者已经证实,ZrO_2与含磷的基团有强的亲和力。 铋膜电极(bismuth-film electrodes,BiFEs)就是电沉积薄层铋到合适的基体电极上,它将取代普通的基于汞的电极,其主要的优点是环境友好和易于再生更新。目前,BiFEs主要用于微量金属分析,较少用于有机物的分析检测。 为了实现对环境中残留有机磷农药和食品中SudanⅠ的快速、可行的分析检测,本论文制备了三种修饰电极: (1) ZrO_2-壳聚糖(chitosan)修饰电极。ZrO_2与含磷的基团有强的亲和力,能快速、有效的萃取含硝基的芳香有机磷农药,结合固相萃取和方波溶出伏安法,达到了快速、灵敏和选择性的检测有机磷农药的目的。 (2) MWCNT-AgNP修饰电极。室温时,SudanⅠ和AgNO_3一步反应,在MWCNTs的管壁生成银纳米粒子(AgNPs),即得MWCNT-AgNP复合物,MWCNTs用作生成AgNPs的载体。以铁氰化钾为探针或溶出分析生成的AgNPs,来实现SudanⅠ的高灵敏分析检测。 (3)铋膜修饰电极。一方面,将其用于有机磷农药的直接阴极电化学检测;另一面,由于该电极表面能极强的物理吸附SudanⅠ,可将其用于SudanⅠ的固相萃取和电化学吸附溶出分析。 本论文将纳米材料、铋膜、修饰电极、固相萃取和电化学传感器相结合,建立了速测有机磷农药和SudanⅠ的方法,同时也为检测其它污染物开辟了新方法。


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