功能化有機(jī)硅納米修飾金電極對(duì)重金屬的高靈敏度檢測(cè).pdf

1、重金屬鉛、汞和銅廣泛存在于自然界中，通過食物鏈進(jìn)入人體內(nèi)蓄積，當(dāng)含量過量時(shí)，會(huì)導(dǎo)致各種嚴(yán)重疾病的發(fā)生。近年來水體中重金屬污染問題備受關(guān)注，建立快速靈敏的痕量分析方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。高靈敏度檢測(cè)方法如電感耦合等離子體質(zhì)譜、原子熒光光譜法等存在價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜、不適合現(xiàn)場檢測(cè)等缺陷。電化學(xué)方法由于設(shè)備簡單、靈敏度高、成本低而日益引起關(guān)注。納米材料由于尺度小(1-100nm)，表現(xiàn)出一系列獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)。將其用作修飾電極材料，可顯著

2、提高電極的靈敏度和選擇性。
　　 本論文采用單一硅源，一步簡單合成粒徑極細(xì)的功能化有機(jī)硅納米顆粒，并通過自組裝法、滴涂法制備了功能化納米修飾金電極，應(yīng)用于水體中痕量重金屬鉛、汞、銅的電化學(xué)分析。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 1、以3-巰丙基三甲氧基硅烷為單一的硅源，在表面活性劑的作用下，一步簡單混合，制備巰基功能化有機(jī)硅納米。運(yùn)用原子力顯微鏡(AFM)、透射電子顯微鏡(TEM)表征納米膜的形貌。結(jié)果表明，納米顆?；境?/p>

3、球形，且粒徑極細(xì)，平均粒徑為2.5nm。通過自組裝法制備巰基功能化有機(jī)硅納米修飾金電極，采用方波溶出伏安法測(cè)定水中的Pb(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)?？疾炝吮砻婊钚詣╊愋汀⒈砻婊钚詣舛?、組裝時(shí)間、支持電解質(zhì)、富集電位和富集時(shí)間等參數(shù)對(duì)重金屬離子溶出信號(hào)的影響。研究結(jié)果表明，MPTS有機(jī)硅納米修飾電極對(duì)痕量Pb(Ⅱ)具有優(yōu)異的電化學(xué)響應(yīng)。在0.2mol/LHAc-NaAc(pH=5.0)緩沖溶液中，-1.0V電位下富集10min，Pb(Ⅱ)的溶出

4、峰電流與濃度分別在4.8×10-12～4.8×10-9mol/L、2.4×10-9～2.4×10-7mol/L和2.4×10-7～1.2×10-6mol/L三段范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，檢測(cè)限為4.8×10-12mol/L。該修飾電極對(duì)水中Hg(Ⅱ)的檢測(cè)具有較靈敏的響應(yīng)，通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，在0.1mol/LHCl溶液中，-0.4V電位下富集10min，Hg(Ⅱ)的溶出峰電流與濃度在1.5×10-12～7.5×10-11mol/L范圍內(nèi)呈

5、線性關(guān)系，檢測(cè)限為5.0×10-13mol/L。
　　 2、以3-氨丙基三乙氧基硅烷(AMPTS)為單一的硅源，在適量表面活性劑存在時(shí)，以鹽酸催化水解反應(yīng)，在室溫下制得均勻的AMPTS有機(jī)硅納米。通過電極表面預(yù)修飾巰基硅烷作單層膜，將氨基硅納米進(jìn)一步和巰基硅烷偶聯(lián)修飾到金電極表面，得到氨基功能團(tuán)的有機(jī)硅納米修飾金電極。運(yùn)用方波溶出伏安法考察修飾電極對(duì)水中痕量Cu(Ⅱ)的電化學(xué)響應(yīng)，并考察支持電解質(zhì)、富集電位和時(shí)間等參數(shù)對(duì)測(cè)試結(jié)果

6、的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該修飾電極對(duì)Cu(Ⅱ)有高靈敏響應(yīng)。在0.1mol/LPBS緩沖液中富集10min，Cu(Ⅱ)溶出峰電流與濃度在1.6×10-12～1.6×10-11mol/L、3.1×10-11～3.1×10-10mol/L和3.1×10-8～3.1×10-6mol/L三段范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，檢測(cè)限為1.6×10-12mol/L。
　　 3、制備了金/氧化硅復(fù)合納米材料。運(yùn)用紫外可見分光光度法(UV-vis)、AFM

7、、TEM等技術(shù)對(duì)金/氧化硅納米顆粒形貌進(jìn)行表征。通過滴涂法制備金/氧化硅復(fù)合納米修飾金電極，并應(yīng)用檢測(cè)水體中的Hg(Ⅱ)。由于金納米的存在，該有機(jī)硅納米膜在電極表面的導(dǎo)電性得到改善。采用循環(huán)伏安法、方波溶出伏安法考察氧化硅-金納米顆粒修飾金電極的電化學(xué)行為。證明該修飾電極對(duì)水體中的Hg(Ⅱ)有較靈敏的響應(yīng)。Hg(Ⅱ)的溶出峰電流與濃度在兩段范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，分別為9.6×10-10～9.6×10-9mol/L和4.8×10-8～4