金属离子选择性电极和碳纳米管修饰电极的研究及其应用

摘要

在日常的生产和生活中金属对人类有着极其广泛的应用。我们将重金属(如铅、镉、汞等)或其有毒化合物造成的环境污染称之为金属污染。在日常生产生活以及商业制造活动过程中通常由于采矿、废气排放、污水灌溉和使用金属制品等人为因素非常容易造成严重的金属污染从而使我们的生存环境进一步恶化。在我们的日常生活中假若产生的金属常常能够有我们正常的食物循环从而进入能够进入我们赖以生存的生态系统,从而就会在我们的生命体与我们的生态系统中会产生某种程度的富集,时间长了以后能够对我们自然界中的许多生物体能够产生一定的毒害威胁。在生活环境越来愈恶化的今天,环境污染需要治理、控制、保护是非常重要的。也进一步要求全球的科学工作者去研究以及要发展更创新的更简单、快速的分析方法去实现监测环境中的许许多多的金属离子的含量。目前对金属离子检测的方法主要有:采用石墨炉原子吸收分光光度计进行测定、使用火焰原子吸收分光光度计进行测定、原子发射光谱法、同位素质量光谱法、离子色谱法、电感耦合等离子体质量光谱法、X-射线荧光法、使用分光光度计进行测定的化学法等。然而,仪器分析方法操作比较复杂、分析比较费时、对所用样品的预处理过程很复杂、仪器价格不菲、不适合大范围使用等缺点。然而,在当代的社会中随着生活水平的不断提高以及人们的健康意识越发强劲人们对医药卫生领域、食品安全领域、生活的环境方面人类对金属含量检测的要求越来越高。因此,急需去创建一种能够实现非常灵敏、造价比较低、使用方便快捷、操作简单的分析方法实现对目标金属离子含量的检测,能够成功研究出这样的分析方法对于人类的生存生活环境的改变有着极其中要的作用,同时也有着重要的经济和社会价值。本文中所介绍到的离子选择性电极,它具备了操作简单、精确度和准确度高、响应时间短、选择性优良、灵敏度高、制备简单及造价低等许多的特点,所以将离子选择性电极分析法引进到环境分析、食品安全、水质安全等金属离子样品的含量检测中具有非常重要的现实意义。科学工作者报道了许多种载体用于制备离子选择电极。最近,许多科研人员开始引进了许多新型材料用于制备更新的载体来构建离子选择性电极。在本论中我们重点是用新颖材料制备新型的载体去设计、构建更新的离子选择性电极、实现对金属离子的重点监测。
　　 本文中所有的研究内容如下:
　　 1.以2-[(E)-[(Z)-2-(甲基亚氨基)苯并呋喃-3(2H)-亚基]氨基]苯甲酸载体构建高选择性铁离子电极
　　 用2-[(E)-[(Z)-2-(甲基亚氨基)苯并呋喃-3(2H)-亚基]氨基]苯甲酸(BFYABA)作为PVC敏感膜的载体成功制备了高选择性的铁离子电极。本文报道的电极比之前报道的电极,具有较宽的线性范围变宽,较低的检测下限,有极佳的选择性。同时载体BFYABA合成过程操作简单。在本文中为了实现对电极响应机理的研究我们采用了交流阻抗技术,同时我们也将该电极作为指示电极成功的应用于电位滴定铁离子和检测废水中铁离子的含量,并且我们的捡测结果与用火焰原子吸收分光光度计进行测定的结果进行了对比。
　　 2.采用多壁碳纳米管的小分子衍生物为载体制备高选择性铁离子修饰电极
　　 将2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑和经过羧基化处理的多壁碳纳米管反应制备出多壁碳纳米管的小分子衍生物,并将其作为载体成功的构建出了高选择性的铁离子电极。本文中将纳米材料成功的引进到离子选择性电极的构建中使得所制备得到的电极的性能出现了极大的改善。实验结果表明该电极具有较好的选择性与较长的使用寿命。我们采用分别溶液法研究了该电极的选择性系数,该电极具有良好的选择性。用紫外-可见分光光度法以及交流阻抗技术对该电极的响应机理进行了初步探讨。
　　 3.铝离子碳糊电极的研究
　　 在本文中我们采用半胱氨酸、纳米金、羧基化多壁碳纳米管制备出多壁碳纳米管的衍生物,并且,以此为载体制备了铝离子碳糊电极,该电极具有极佳的选择性、灵敏度,良好的重现性以及稳定性非常好。初步探讨电极的响应机理我们采用了紫外.可见分光光度法、交流阻抗技术。我们将该电极应用于检测水中铝离子的含量,得出的结果与用火焰原子吸收光光度计进行测定的结果进行了比较。