以含氮有机化合物为载体的三价金属离子PVC膜电极的研制及应用

摘要

由于工业技术的迅速发展，环境面临严峻的考验。冶金炼钢等工业排放出大量的含重金属的废水废气废渣，严重污染了我国的大气水体和土壤，危及人类健康。虽然检测手段有很多，但目前检测方法普遍存在仪器造价贵，耗时长，操作复杂，预处理样品程序复杂，需要控制好实验条件等缺点，因此迫切需要研发一种成本便宜，快速，灵敏，精确的检测方法，而离子选择性电极正好具备这些优点。目前离子选择性电极已应用于环境监测，食品，临床，医学和工业样品的检测，具有广泛的应用前景。开发一种快速、灵敏的离子选择性电极是当前电化学领域中既新颖又极具吸引力的热门研究课题之一。中性有机化合物的出现为电极的发展提供了新的思路。近年来电极载体的设计、合成以及开发离子选择电极的应用范围，是电分析化学和有机化学研究领域中的一个重要方向。
　　本论文力求探索新型中性有机化合物的设计和合成及其作为中性载体的离子选择性电极的基础研究，并将电极初步应用于过渡金属离子的检测。
　　本文内容研究如下：
　　1.以苯并咪唑酰腙类化合物为载体的Cr3+离子选择性电极的研究
　　以(E)-N'-(1,3-苯并二氧戊环)-1H-苯并咪唑-2-酰腙(L1)(Z)-N'-(4-卞苯氧基苯亚甲基)-1H-苯并咪唑-2-酰腙(L2)和L3(E)-N'-(4-甲氧基苯亚甲基)-1H-苯并咪唑-2-酰腙(L3)为载体，制成了高选择性的 Cr3+离子选择性电极。三种新型的 PVC膜电极对铬离子的响应范围均为：1.0×10-6-1.0×10-1mol/L，响应斜率分别为22.90±0.3，21.92±0.3和19.58±0.3mV/decade；检测下限分别为4.58×10?7，4.03×10?7和8.59×10-7mol/L。相比与以L1和L2为载体的电极，以L3为载体的电极表现出能斯特斜率和最好的稳定性和重现性。所制电极可用于 EDTA滴定 Cr3+离子的指示电极，用于定量检测离子混合液，合金、茶叶和自来水中 Cr3+浓度时也取得了满意的结果。
　　2.以三氮唑化合物为载体的Bi3+离子选择性电极的研究
　　本实验以3-(3,4,5-三甲氧基苯基)-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑为新型载体制成PVC膜电极来探究其表现性能和应用。研制的铋电极表现出较宽的线性范围1×10-6-1.0×10-3mol/L，响应斜率为19.8mV/decade，可应用于pH为3.0-6.0范围的溶液。电极的响应时间短（6s），可使用周期超过超过4周，且电位没有发生明显漂移。该电极有很好的选择性，抗干扰能力较强。它不仅可作为 EDTA滴定Bi3+时的指示电极，还可测定药品中铋离子的含量。
　　3.以N,N'-双(2,6-二异丙基苯基)乙烷二亚胺为载体的电极研究
　　本实验研制出的以 iPr2Ph-DAD为载体的PVC膜电极对铁离子非常灵敏。在膜组分为w(载体L)：w(DOS)：w(PVC)=1:33.00:66.00时电极表现出最佳性能：对铁离子的响应线性范围1.0×10-6-1.0×10-2mol/L，检测下限为4.5×10?7mol/L，较好的响应斜率19.9±0.3mV/decade。电极可应用于pH2.1-6.0的范围，并且响应时间在7s内。电极对铁的选择性优越于碱金属，碱土金属，过渡金属和其他重金属，可分别应用到体积含量为10％(v/v)的乙醇-水，甲醇-水，丙酮-水混合水溶液中。在实用性方面，电极在测定合成样品和一些实际样品铁离子含量取得满意结果，并且该电极在EDTA滴定Fe3+时可作为指示电极。

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第一章 绪 论

1.1 离子选择性电极的基本结构及响应机理

1.2 离子选择性电极的主要性能参数

1.3 离子选择性电极发展历程

1.4 离子选择性电极的分类

1.5 离子选择性电极的特点

1.6 有毒金属离子铬离子、铋离子和铁离子选择电极研究现状

1.7 选题意义、研究内容和技术路线

1.8 离子选择性电极的发展趋势

第二章铬离子选择性电极的研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 结论

第三章 铋离子选择性电极的研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 结论

第四章 铁离子选择性电极的研究

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢