砷(Ⅲ)、铬(Ⅵ)在石墨烯修饰电极上的电化学检测

摘要

水环境、土壤、食品及药品等领域重金属污染问题一致受到全社会的普遍高度关注。重金属对人体产生极大危害，而监测是预防和处理的基础和关键环节之一。而在众多重金属离子的检测方法中，电化学方法因其操作简便、便携、灵敏度高、响应迅速，受到众多科研工作者的青睐。而电化学方法中常用的汞膜电极和滴汞电极由于其毒性，限制了其应用，越来越多的科研工作者选择用新的电极来代替。随着纳米科学和纳米技术的发展，石墨烯和碳纳米管由于独特的结构，大的表面积，特殊的形状和物理化学组成等优点受到了很多领域的关注。本文在新型石墨烯修饰钴膜电极上，采用循环伏安法实现了对砷(Ⅲ)的测定;研究了以KNO3作为增敏剂，用石墨烯修饰铋膜电极测定铬(Ⅵ)的电化学方法;用PW12杂多酸修饰石墨烯电极实现了对Cr(Ⅵ)的测定。内容如下:
　　1、制备石墨烯修饰钴膜电极，通过扫描电子显微镜(SEM)对石墨烯修饰钴膜电极进行了形貌表征。研究发现:石墨烯修饰钴膜电极对砷(Ⅲ)的氧化具有很好的催化性能，产生灵敏的砷(Ⅲ)的氧化峰，氧化峰电流与As(Ⅲ)的浓度呈良好的线性关系，该电极的稳定性和重复性很好。
　　2、制备石墨烯修饰铋膜电极，建立了一种基于Cr(Ⅲ)-DTPA(二乙烯三胺五乙酸)-NO3-体系催化作用测定铬(Ⅵ)的电化学方法，通过SEM和EDS对电极表面的沉积产物进行了表征，并探讨了相应的反应机理:溶液中Cr(Ⅵ)在电极表面被还原成为Cr(Ⅲ)，然后与溶液中的DTPA络合，再进行阴极化扫描时Cr(Ⅲ)-DTPA进一步被还原成Cr(Ⅱ)-DTPA，产生灵敏的还原峰，Cr(Ⅱ)又被NO3-重新氧化，从而对还原产生平行化学(CE)催化作用。铬(Ⅵ)的线性范围为1×10-8～1×10-7mol/L，检测结果令人满意，具有很高的潜在应用价值。
　　3、制备PW12杂多酸修饰石墨烯电极，并通过实验讨论循环伏安法的扫速、扫描圈数、富集电位等条件对铬(Ⅵ)测定的影响。并在优化的实验条件下对不同浓度的铬(Ⅵ)进行测定，得到的标准曲线线性关系较好，相对标准偏差低，结果令人满意，可为基于杂多酸修饰电极的铬离子传感器的制备提供理论依据。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 重金属离子的影响

1．2 检测方法研究进展

1．3 电化学方法在重金属检测方面的研究进展

1．4 选题依据及研究思路

1．4．1 选题依据

1．4．2 研究思路

2 As(Ⅲ)在石墨烯修饰钴膜电极上的测定

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器与试荆

2．2．2 石墨烯修饰钴膜电极的制备

2．2．3 实验方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 电极的SEM和EDS表征

2．3．2 石墨烯在钴膜电极制备过程中的作用

2．3．3 As(Ⅲ)在石墨烯修饰钴膜电极上的检测

2．3．4 CoCl2的浓度对石墨烯修饰钴膜电极的影响

2．3．5 沉积时间对石墨烯修饰钴膜电极的影响

2．3．6 沉积电位对石墨烯修饰钴膜电极的影响

2．3．7 溶液pH值对石墨烯修饰钴膜电极的影响

2．3．8 扫描速率的影响

2．3．9 石墨烯修饰钴膜电极对不同浓度As(Ⅲ)的测定

2．4 本章小结

3 石墨烯修饰铋膜电极吸附催化阴极溶出伏安法测定Cr(Ⅵ)

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 化学试剂与仪器

3．2．2 石墨烯修饰铋膜电极的制备

3．2．3 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 电极的表征

3．3．2 Cr(Ⅵ)吸附催化阴极溶出伏安曲线

3．3．3 铬(Ⅵ)测定的原理

3．3．4 石墨烯的作用

3．3．5 石墨烯滴加量对Cr(Ⅵ)测定的影响

3．3．6 富集时间对Cr(Ⅵ)的溶出伏安信号的影响

3．3．7 KNO3的增敏作用

3．3．8 Cr(Ⅵ)的吸附催化阴极溶出伏安曲线及标准曲线

3．3．9 检测Cr(Ⅵ)的重现性

3．4 本章小结

4 Cr(Ⅵ)在PW12杂多酸修饰石墨烯电极上的测定

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要试剂和仪器

4．2．2 PW12杂多酸修饰石墨烯电极的制备

4．2．3 实验方法

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 Cr(Ⅵ)的溶出伏安曲线

4．3．2 制备PW12杂多酸修饰石墨烯电极过程中扫速的影响

4．3．3 制备PW12杂多酸修饰石墨烯电极时扫描圈数影响

4．3．4 富集电位的影响

4．3．5 Cr(Ⅵ)的溶出伏安曲线及标准曲线

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢