纳米电化学传感器在同时检测邻苯二酚与对苯二酚中的应用

摘要

邻苯二酚和对苯二酚是两种重要的化工中间体，大量应用于工业生产中。但是邻苯二酚和对苯二酚都有很高的毒性。随着工业的快速发展，邻苯二酚和对苯二酚造成的水体污染情况已经相当严重，另外，由于邻苯二酚和对苯二酚具有相似的结构，所以它们在环境中经常共存。因此，建立快速、灵敏的方法用于对邻苯二酚和对苯二酚进行同时检测显得尤为重要。电化学传感器因具有耗费低、易于操作、检测速度快、灵敏度高以及易于微型化等优点，引起了研究人员极大的兴趣，并被广泛地应用于邻苯二酚和对苯二酚的检测。
　　本论文基于硼氮掺杂的石墨烯、水溶性 ZnS/NiS@ZnS量子点以及纳米金和聚多巴胺修饰的多壁碳纳米管等新型纳米材料，构建了系列性能优良的电化学传感器，实现了对邻苯二酚和对苯二酚的同时检测，并且实际检测了自来水或湖水中的邻苯二酚和对苯二酚，取得了满意结果。具体研究内容如下：
　　1.聚茜素红/硼氮掺杂石墨烯修饰电极同时测定邻苯二酚与对苯二酚
　　合成了硼氮掺杂的石墨烯纳米复合材料，利用透射电镜、X-射线衍射仪、X-射线光电子能谱分析仪、傅里叶转换红外线光谱仪对其进行表征后，利用壳聚糖将其固定在玻碳电极上，然后通过聚合茜素红的方法构建了纳米电化学传感器，并利用循环伏安法研究了邻苯二酚和对苯二酚在该电化学传感器上的电化学行为。经实验发现，在pH为6.5的磷酸盐缓冲溶液中，邻苯二酚和对苯二酚均出现了两对明显的氧化还原峰，邻苯二酚和对苯二酚的氧化峰电位差达到了101 mV，据此建立了同时检测邻苯二酚和对苯二酚的新方法。邻苯二酚和对苯二酚的浓度在1~100μmol/L均与其峰电流成线性关系，检出限分别是0.11μmol/L和0.19μmol/L。将该传感器应用于检测湖水样品中的邻苯二酚和对苯二酚，回收率分别为99.43~103.12％和101.33~104.12%。同时该传感器还具有良好的抗干扰能力和稳定性。
　　2.基于ZnS/NiS@ZnS量子点的电化学传感器用于邻苯二酚与对苯二酚的同时检测
　　利用水热法合成了水溶性的 ZnS/NiS@ZnS量子点，然后结合层层修饰技术在玻碳电极上分别修饰了金纳米颗粒、L-半胱氨酸和ZnS/NiS@ZnS量子点，研制了可以同时、快速、灵敏地测定邻苯二酚和对苯二酚的纳米电化学传感器。利用循环伏安法和微分脉冲伏安法研究了邻苯二酚与对苯二酚在该电化学传感器上的电化学行为。实验结果表明，当底液中含有0.1 mmol/L邻苯二酚时，对苯二酚的氧化峰电流与其浓度在0.1~300μmol/L范围内存在线性关系，检出限为0.071μmol/L；同样的，当底液中含有0.1 mmol/L对苯二酚时，邻苯二酚的氧化峰电流与其浓度在0.5~400μmol/L范围内成线性关系，检出限为0.024μmol/L。将该传感器用于检测实际样品中的邻苯二酚和对苯二酚，实验结果令人满意。另外，该传感器还具有较高的稳定性和重现性。
　　3.基于聚多巴胺/纳米金修饰的多壁碳纳米管电化学传感器用于同时检测邻苯二酚和对苯二酚
　　合成了纳米金和聚多巴胺修饰的多壁碳纳米管纳米复合材料，利用透射电镜、扫描电镜、X-射线衍射仪、傅里叶转换红外线光谱仪等对其表征后，用壳聚糖将该复合材料固定到玻碳电极上制成电化学传感器，并将其用于同时检测邻苯二酚和对苯二酚。在优化的实验条件下，邻苯二酚和对苯二酚在该传感器上均呈现出一对易于分辨的氧化还原峰，邻苯二酚和对苯二酚的氧化峰电流差值为105 mV。利用微分脉冲伏安法分别研究了邻苯二酚和对苯二酚的浓度与其峰电流的关系，实验发现，邻苯二酚和对苯二酚的浓度均在0.1~10μmol/L范围内与它们的氧化峰电流成线性关系，检出限分别是0.047μmol/L和0.035μmol/L。实验还研究了该电化学传感器在测定实际样品中邻苯二酚和对苯二酚的应用，结果令人满意。

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第一章 文献综述

1.1电化学传感器

1.2纳米材料电化学传感器

1.3纳米材料应用于电化学传感器同时检测邻苯二酚和对苯二酚

1.4 课题的提出及意义

参考文献

第二章 聚茜素红/硼氮掺杂石墨烯修饰电极同时测定邻苯二酚与对苯二酚

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 结论

参考文献

第三章 基于ZnS/NiS@ZnS量子点的电化学传感器用于邻苯二酚与对苯二酚的同时检测

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 结论

参考文献

第四章 基于聚多巴胺/纳米金修饰的多壁碳纳米管电化学传感器用于同时检测邻苯二酚和对苯二酚

4.1引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

参考文献

结束语

硕士期间发表的学术论文

硕士期间发表的会议论文

致谢