几种纳米材料修饰电极的电分析化学研究

摘要

抗坏血酸在维持人体健康方面具有重要作用，铅、镉和砷与环境污染问题相关，它们的分析检测具有很重要的实际意义。近年来，纳米材料在化学/生物化学领域的应用日益广泛。基于此，本文制备了几种纳米材料，并将其应用于电化学分析。主要研究工作如下。
　　1.基于多壁碳纳米管(MWCNTs)，聚苯胺(PANI)和巯基丁二酸(MSA)制备了中性溶液中具有高电活性的聚合物纳米复合物。首先于玻碳电极(GCE)上滴干MWCNTs，在所得MWCNTs/GCE上电沉积PANI，再经巯基-烯反应使MSA与氧化态PANI键合，制得MSA-PANI/MWCNTs/GCE。MSA-PANI/MWCNTs/GCE在中性溶液中具有很高的电活性，可归因于键合在PANI骨架上的MSA中的阴离子效应以及MWCNTs的良好导电性和大表面积。我们成功将制备的MSA-PANI/MWCNTs/GCE应用于中性pH下抗坏血酸(AA)的电催化分析。在优化条件下，安培检测AA的线性范围为20μM-29.6mM，灵敏度为363μA mM-1 cm-2，检测下限(LOD)低至0.6μM(S/N=3)，重现性和稳定性好，优于很多文献报道。
　　2.基于电还原氧化石墨烯(ERGO)和2，5-二巯基-1，3，4-噻二唑(DMcT)制备了一种新型的纳米复合膜。首先于GCE上滴干氧化石墨烯(GO)，GO经电化学还原后，得到ERGO/GCE电极;将ERGO/GCE置于DMcT溶液中吸附单层DMcT后，得到DMcT-ERGO/GCE;最后将DMcT-ERGO/GCE进行电聚合得到PDMcT-ERGO/GCE。我们成功将制备的PDMcT-ERGO/GCE应用于Cd2+和Pb2+的分析检测。在优化条件下，Cd2+检测的线性范围为1-50μg L-1，灵敏度为0.78μAμg-1 L，LOD值为0.05μg L-1（S/N=3）;Pb2+检测的线性范围为1-50μg L-1，灵敏度为0.64μAμg-1 L，LOD值为0.1μg L-1(S/N=3)。
　　3.基于PANI和氯金酸制备了一种新型的纳米多孔膜。首先于GCE上电沉积一定厚度的PANI，得到PANI/GCE电极，然后在PANI/GCE上恒电位沉积一定量的Au，得到Au/PANI/GCE，最后在Au/PANI/GCE上滴加浓硝酸选择性去除PANI而制得AUpor/GCE电极。我们成功将制备的AUpor/GCE应用于As(Ⅲ)的双信号分析检测。在优化条件下，As(0)-As(Ⅲ)的循环伏安氧化溶出峰电流与4.5-375μgL-1的As(Ⅲ)浓度呈线性关系，灵敏度为158μM-1，LOD值为0.32μg L-1（S/N=3）;而As(Ⅲ)-As(Ⅴ)的循环伏安氧化溶出峰电流与3-75μg L-1的As(Ⅲ)浓度呈线性关系，灵敏度为85.4μA·μM-1，LOD值为0.55μg L-1(S/N=3)。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 纳米材料

1．1．1 碳纳米管

1．1．2 石墨烯

1．1．3 纳米多孔金属材料

1．2 化学修饰电极

1．3 本文构思

第二章 制备多壁碳纳米管-巯基化聚苯胺复合物修饰电极用于安培检测抗坏血酸

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器和试剂

2．2．2 实验步骤

2．3 结果与讨论

2．3．1 MSA-PANI／MWCNTs／GCE复合物的表征

2．3．2 MSA-PANI／MWCNTs／GCE电极的分析应用

2．4 小结

第三章 制备石墨烯-聚2，5-二巯基-1，3，4-噻二唑复合物修饰电极用于方波溶出伏安法同时检测Cd2+和Pb2+

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器和试剂

3．2．2 实验步骤

3．3 结果与讨论

3．3．1 PDMcT-ERGO／GCE电极的压电电化学表征

3．3．2 不同修饰电极对Cd2+和Pb2+的吸附或检测

3．3．3 方波溶出伏安法检测Cd2+和Pb2+

3．3．4 干扰分析和实际样品检测

3．4 小结

第四章 可移除聚苯胺模板法制备多孔金修饰电极用于砷(Ⅲ)的双信号阳极溶出伏安分析

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器和试剂

4．2．2 实验步骤

4．3 结果与讨论

4．3．1 Aupor／GCE电极的制备与表征

4．3．2 AUpor／GCE对As(Ⅲ)的双信号分析

4．3．3 实际样品检测

4．4 小结

结论与展望

参考文献

附录：硕士期间发表的相关论文

致谢

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