鎘和鉛在金屬鈦酸材料修飾電極上的電化學傳感研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的快速增長,工業(yè)廢水的大量排放,重金屬在土壤和水源中不斷積累,造成環(huán)境污染問題日益嚴重。由于重金屬可以通過食物鏈而生物富集,對生物多樣性和人類的健康生存構成了很大的威脅。因此,建立快速而高效的檢測重金屬離子的分析方法是一項非常緊迫的任務。
　　離子液體是指在室溫或鄰近溫度下呈現(xiàn)液態(tài)的完全由離子組成的物質。它具有溶解能力強,電導率高,粘度高,幾乎無蒸汽壓,低毒,較寬的電勢窗口和較好的電化學穩(wěn)定性等優(yōu)點,被廣泛應用于電化學

2、領域。大多數(shù)鈦酸鹽材料都是介電體,在外電場作用下可出現(xiàn)電極化現(xiàn)象。屬于鈣鈦礦結構的鈦酸鍶和鈦酸鋇具有電催化性好,化學穩(wěn)定性高,離子吸附性強等優(yōu)良特性。目前已有研究表明金屬鈦酸材料對重金屬有強烈的吸附作用,可用于重金屬離子的檢測分析。本論文將合成的新型吸附材料鈦酸鍶與導電性良好的離子液體復合修飾玻碳電極,然后探究了痕量重金屬Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的在此修飾電極上的電化學行為,從而建立了相應的Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的測定方法。這些研究成果進

3、一步拓展了金屬鈦酸材料在化學修飾電極測定重金屬方面的應用。本論文的主要研究內(nèi)容有:
　　(1)將納米鈦酸鍶(SrTiO3)和離子液體(ILs)復合修飾玻碳電極,采用線性掃描溶出伏安法,構建了快速靈敏檢測 Cd(Ⅱ)的電化學傳感器。同時對這種化學修飾電極的電化學特性進行了詳細的研究,結果表明鈦酸鍶-離子液體復合膜修飾電極在測定Cd(Ⅱ)時呈現(xiàn)出良好的選擇性和高的靈敏度。在各項優(yōu)化實驗條件下,Cd(Ⅱ)的溶出峰電流與其濃度在2.5×1

4、0-8~1.7×10-5 mol/L范圍內(nèi)具有良好的線性關系(R=0.998)。在-1.10 V處富集4 min后,最低檢測限可達5.0×10-9 mol/L(S/N=3)。而且將這種方法對實際水樣中Cd(Ⅱ)進行了測定,取得令人滿意的結果。
　　(2)將納米鈦酸鍶(SrTiO3)和離子液體(ILs)復合構建了一種靈敏檢測Pb(Ⅱ)的電化學傳感器。這種復合膜修飾電極在測定Pb(Ⅱ)時能大大增加其氧化峰電流,通過優(yōu)化各項實驗條件,P

5、b(Ⅱ)的陽極溶出峰電流與其濃度在4.8×10-8~3.7×10-5 mol/L范圍內(nèi)具有良好的線性關系(R=0.997),檢測限為8.0×10-9 mol/L(S/N=3)。而且將這種方法對實際水樣中Pb(Ⅱ)進行了測定。這種新型的化學修飾電極具有電活性面積大,電子轉移速率快以及背景電流低等優(yōu)良特性,為構建其它重金屬離子的電化學傳感器提供了良好的發(fā)展平臺。
　　(3)制備了一種鈦酸鋇與Nafion復合膜修飾玻碳電極,利用線性掃描

6、溶出伏安法對Cd(Ⅱ)進行了測定。結果表明BaTiO3/Nafion復合修飾電極在測定Cd(Ⅱ)時呈現(xiàn)出高的靈敏度,大大增加了其氧化峰電流。在各項優(yōu)化實驗條件下,Cd(Ⅱ)的溶出峰電流與其濃度在6.0×10-8~1.6×10-5 mol/L范圍內(nèi)具有良好的線性關系,檢測限低至4.9×10-9 mol/L。最后用該方法成功測定了實際水樣中Cd(Ⅱ)含量。
　　(4)制備了一種鈦酸鋇、十二烷基硫酸鈉(SDS)與Nafion復合膜修飾玻